Skip to content
当前页大纲

设两指针 $i$ , $j$ ,指向的水槽板高度分别为 $h[i]$ , $h[j]$ ,此状态下水槽面积为 $S(i, j)$ 。由于可容纳水的高度由两板中的 短板 决定,因此可得如下 面积公式

$$ S(i, j) = min(h[i], h[j]) × (j - i) $$

Picture0.png

在每个状态下,无论长板或短板向中间收窄一格,都会导致水槽 底边宽度 $-1$​ 变短:

  • 若向内 移动短板 ,水槽的短板 $min(h[i], h[j])$ 可能变大,因此下个水槽的面积 可能增大
  • 若向内 移动长板 ,水槽的短板 $min(h[i], h[j])$​ 不变或变小,因此下个水槽的面积 一定变小

因此,初始化双指针分列水槽左右两端,循环每轮将短板向内移动一格,并更新面积最大值,直到两指针相遇时跳出;即可获得最大面积。

算法流程:

  1. 初始化: 双指针 $i$ , $j$ 分列水槽左右两端;
  2. 循环收窄: 直至双指针相遇时跳出;
    1. 更新面积最大值 $res$ ;
    2. 选定两板高度中的短板,向中间收窄一格;
  3. 返回值: 返回面积最大值 $res$ 即可;

正确性证明:

若暴力枚举,水槽两板围成面积 $S(i, j)$ 的状态总数为 $C(n, 2)$ 。

假设状态 $S(i, j)$ 下 $h[i] < h[j]$ ,在向内移动短板至 $S(i + 1, j)$ ,则相当于消去了 ${S(i, j - 1), S(i, j - 2), ... , S(i, i + 1)}$ 状态集合。而所有消去状态的面积一定都小于当前面积(即 $< S(i, j)$),因为这些状态:

  • 短板高度:相比 $S(i, j)$ 相同或更短(即 $\leq h[i]$ );
  • 底边宽度:相比 $S(i, j)$ 更短;

因此,每轮向内移动短板,所有消去的状态都 不会导致面积最大值丢失 ,证毕。

<Picture1.png,Picture2.png,Picture3.png,Picture4.png,Picture5.png,Picture6.png,Picture7.png,Picture8.png>

复杂度分析:

  • 时间复杂度 $O(N)$​ : 双指针遍历一次底边宽度 $N$​​ 。
  • 空间复杂度 $O(1)$​ : 变量 $i$ , $j$ , $res$ 使用常数额外空间。

代码:

Python
class Solution:
    def maxArea(self, height: List[int]) -> int:
        i, j, res = 0, len(height) - 1, 0
        while i < j:
            if height[i] < height[j]:
                res = max(res, height[i] * (j - i))
                i += 1
            else:
                res = max(res, height[j] * (j - i))
                j -= 1
        return res
Java
class Solution {
    public int maxArea(int[] height) {
        int i = 0, j = height.length - 1, res = 0;
        while(i < j) {
            res = height[i] < height[j] ? 
                Math.max(res, (j - i) * height[i++]): 
                Math.max(res, (j - i) * height[j--]); 
        }
        return res;
    }
}
C++
class Solution {
public:
    int maxArea(vector<int>& height) {
        int i = 0, j = height.size() - 1, res = 0;
        while(i < j) {
            res = height[i] < height[j] ? 
                max(res, (j - i) * height[i++]): 
                max(res, (j - i) * height[j--]); 
        }
        return res;
    }
};

MIT License.