LeetCode算法题-Minimum Moves to Equal Array Elements(Java实现)

这是悦乐书的第233次更新,第246篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Easy级别的第100题(顺位题号是453)。给定大小为n的非空整数数组,找到使所有数组元素相等所需的最小移动数,其中移动将n-1个元素递增1。例如:

输入:[1,2,3]
输出:3
说明:只需要三个动作(记住每个动作增加两个元素):
[1,2,3] => [2,3,3] => [3,4,3] => [4,4,4]

本次解题使用的开发工具是eclipse,jdk使用的版本是1.8,环境是win7 64位系统,使用Java语言编写和测试。

02 第一种解法

特殊情况:如果nums中没有任何元素,直接返回0。

正常情况:每次使n-1个元素增加1,最后使得每个元素都相等,这与每次使一个元素减1,最后使得全部元素等于数组中的最小值是一样的效果。所以,我们可以先将数组中的最小值找到,然后用数组中的每个元素去减最小值,得到的差进行累加,最后的和就是最小移动步数。

public int minMoves(int[] nums) {
    if (nums.length == 0) {
        return 0;
    }
    int minNum = nums[0];
    for (int n : nums) {
        minNum = Math.min(minNum, n);
    }
    int result = 0;
    for (int n : nums) {
        result += n - minNum;
    }
    return result;
}


03 第二种解法

将sum定义为数组所有元素之和,minNum作为数组中的最小数字,n是数组的长度,移动m步,最后得到所有数字为x,我们将得到以下等式:

sum + m ×(n - 1)= x × n

实际上,

x = minNum + m

最后,我们会得到

m = sum - minNum × n

以上的推导过程大家可以使用归纳法,多列举些例子进行推导。因此,我们只需要知道数组元素之和、数组元素最小值即可,就可以将最小步数求出来。

public int minMoves2(int[] nums) {
    int sum = 0;
    int minNum = nums[0];
    for(int n : nums){
        sum += n;
        minNum = Math.min(minNum, n);
    }
    return sum - nums.length*minNum;
}


04 第三种解法

此解法的思路和第二种解法的思路一致,只是获取数组中最小值时有一点差别。

public int minMoves3(int[] nums) {
    int minNum = Integer.MAX_VALUE;
    int sum = 0;
    for (int n : nums) {
        if (n < minNum) {
            minNum = n;
        }
        sum += n;
    }
    return sum - minNum*nums.length;
}


05 第四种解法

更加疯狂的解法,一行代码搞定,利用流的相关操作,但是思路和第二种、第三种解法是一样的。此解法的效率并没有比上面的解法高多少,只是种思路,实际开发中,使用第二种解法或者第三种解法即可。

public int minMoves4(int[] nums) {
    return IntStream.of(nums).sum() - nums.length * IntStream.of(nums).min().getAsInt();
}


06 小结

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