Code Review Swift 演算法題: 最小面積矩形  Leetcode 的動人之處

鄧輕舟發表於2018-12-04

題目描述: 939. 最小面積矩形

給定在 xy 平面上的一組點,確定由這些點組成的矩形的最小面積,其中矩形的邊平行於 x 軸和 y 軸。 如果沒有任何矩形,就返回 0。

示例 1: 輸入:[[1,1],[1,3],[3,1],[3,3],[2,2]] 輸出:4

示例 2: 輸入:[[1,1],[1,3],[3,1],[3,3],[4,1],[4,3]] 輸出:2

提示: 1 <= points.length <= 500 0 <= points[i][0] <= 40000 0 <= points[i][1] <= 40000 所有的點都是不同的。


官方題解: 通過對角線找點

( 這個中文站沒有的,主站有英文的。

中文部落格,很多的。

本文,簡單大白話講 )

直覺這麼走:

對於陣列中的每一對點,設想他們是一個矩形的對角線,然後就簡單了。

矩形有兩條對角線,如果另外一條對角線上面的點,也在給定的陣列裡面,就找出了一個滿足要求的矩形。

用雜湊集合確認四個點。

舉個例子:

有了兩個點 (1, 1) 和 (5, 5) 。看一下 (1, 5) 和 (5, 1) 有沒有。

有,就找到了一個滿足要求的矩形。 然後,找出所有的矩形中,面積最小的。

演算法這麼走:

把所有的點,放入一個雜湊集合。

對於每一對點,如果雜湊集合 set 中包含,相關矩形四個不同的頂點,

( 換句話說, 交換下 x 與 y, 如果能在雜湊集合中找到另一條對角線的兩個點 )

該矩形的面積是,一個可能的解。


PS : 使用雜湊集合,就是找起來方便。化 O(n) 為 O(1).

查詢,不是通過元素遍歷,是通過雜湊值。

雜湊集合聽起來... , 實際就是 Set.

使用雜湊,更常見的是字典,字典可以理解為雜湊表 (雜湊表).

缺點就是,算雜湊值的時候,有碰撞風險。

(就是集合裡面,多個不同的元素,算出來的雜湊值相同。

有些尷尬。

一般是把相同雜湊值的元素,放入一個陣列。查詢到這種情況,又是遍歷了 )


題解 ( 改進前):

因為 Swift 中的元組沒實現雜湊協議,

(Python 中的元組,自帶雜湊)

所以要用雜湊集合,就要實現座標的結構體。

我參照了一下這個 StackOverFlow 的連結, 就寫出了下面的。

這麼寫,效能比較差,Leetcode 報超時: Time Limit Exceeded

      var hashValue: Int{
            return "(\(x),\(y))".hashValue
        }
複製程式碼

根據題目的限制,我改進了一下雜湊的 get 屬性,就通過了

        var hashValue: Int{
            return x * 100000 + y
        }
複製程式碼

( 關於 Leetcode 用 Swift 語言答題的, 報超時另一經驗是,遍歷字串的時候,先把字串轉化為陣列。

Swift 遍歷陣列的效能,要好一些 )

改進前

// 為了利用雜湊集合,構建結構體
     struct Point: Hashable{
        var x: Int
        var y: Int
     
        init(_ x: Int, _ y: Int) {
            self.x = x
            self.y = y
        }
        
        var hashValue: Int{
            return x * 100000 + y
        }
        
        static func == (_ lhs: Point, _ rhs: Point) -> Bool{
            return lhs.x == rhs.x && lhs.y == rhs.y
        }
    }
    
    
    func minAreaRect(_ points: [[Int]]) -> Int {
        let newPoints = points.map({ (point: [Int]) -> Point in
            return Point(point[0], point[1])
        })
      // 先把所有有效的點找出來 ( 就是,沒有重複的 )
        let pointSet = Set(newPoints)
        var minArea = Int.max
      //  然後兩次迴圈,每一對點,都嘗試搭配一次,找出每一個可能的矩形
        for point in points{
            for innerPoint in points{
                if point[0] != innerPoint[0] , point[1] != innerPoint[1] , pointSet.contains(Point(point[0], innerPoint[1])) ,pointSet.contains(Point(innerPoint[0], point[1])) {
            // 找出最小的矩形
                    minArea = min(minArea, abs((innerPoint[1] - point[1] ) * (innerPoint[0] - point[0])))
                }
            }
        }
        if minArea == Int.max {
            return 0
        }
        else{
            return minArea
        }
    }
   

複製程式碼

結構體有些冗餘,不但實現了 Hashable, 還實現了 Hashable 派生出來的 Equatable 協議

Code Review:

演算法上的改進 ( 使用數學提升效能, 初中的 )
   for point in points{
            for innerPoint in points{
                   if ( // ... 判斷條件 ) {
            // 找出最小的矩形
                    minArea = min(minArea, abs((innerPoint[1] - point[1] ) * (innerPoint[0] - point[0])))
                }
            }
        }
複製程式碼

根據解題思路,對角線的兩頂點。 可以設想一頂點是左下,一頂點是右上,

( 因為設想對角線的位置,決定了後面兩個點的座標怎麼取 )

右上的頂點 x , y 值自然比 左下的大,這樣就省去了取絕對值的操作。

    for lowerLeft in points {
            for upperRight in points {
                if ( // ... 判斷條件 ) {
                    let area = (upperRight[0] - lowerLeft[0]) * (upperRight[1] - lowerLeft[1])
                    minArea = min(minArea, area)
                }
            }
        }
複製程式碼
Swift 語言上的改進,

這個題目中的 Point 結構體,賦值後,就沒有再修改 (寫入)。 可以改 varlet .

Swift 4.2 中,如果結構體所有的成員變數都遵守 Hashable協議,

編譯器回自動給該結構體建立 Hashable 協議的方法。

struct Point: Hashable {
    let x: Int
    let y: Int
}
複製程式碼

結構體有自己預設的初始化方法,不用補充一個

改進閉包

      let newPoints = points.map({ (point: [Int]) -> Point in
            return Point(point[0], point[1])
        })
     let pointSet = Set(newPoints)
複製程式碼

Swift 語言有型別推導特性,就不用顯式宣告型別了。編譯器能夠自動推匯出引數和返回值的型別

 let newPoints = points.map { point in Point(x: point[0], y: point[1]) }
 let pointSet = Set(newPoints)
複製程式碼

經過上一步的整理,程式碼比較簡潔,可以進一步合併

let pointSet = Set(points.map { point in Point(x: point[0], y: point[1]) })
複製程式碼

改進後的程式碼:

  struct Point: Hashable {
        let x: Int
        let y: Int
    }

    func minAreaRect(_ points: [[Int]]) -> Int {
        let pointSet = Set(points.map { point in Point(x: point[0], y: point[1]) })
        var minArea = Int.max
        for lowerLeft in points {
            for upperRight in points {
                if upperRight[0] > lowerLeft[0]
                    && upperRight[1] > lowerLeft[1]
                    && pointSet.contains(Point(x: lowerLeft[0], y: upperRight[1]))
                    && pointSet.contains(Point(x: upperRight[0], y: lowerLeft[1])) {

                    let area = (upperRight[0] - lowerLeft[0]) * (upperRight[1] - lowerLeft[1])
                    minArea = min(minArea, area)
                }
            }
        }

        return minArea == Int.max ? 0 : minArea
    }

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Leetcode 的動人之處挺多的,本文繼續 8 看程式碼的姿勢

檢視競賽回顧

( Leetcode 的競賽很強大,每個星期天都有 )

進入競賽,

1.png

下滑到競賽回顧,點選感興趣的一場 (就是找到想做的題目)

2.png

下滑,選擇更多

3.png

點選感興趣的題目

4.png

看到程式碼。 ( 程式碼這麼多,肯定看不完 )

5.png

有了 Leetcode 討論區,為什麼還推薦這樣看程式碼? ( 雖然是很強的人,寫的程式碼 )

因為這是競賽的時候寫的程式碼,很趕時間。 哪裡有後面的那麼多的設計。

很不優雅,糙,快,直觀。( 大神的程式碼思路,較容易的理解 ... )

題目做不出來,可以瞭解一下。

( 想看高手的,可以...

沒 dollar 買會員,想做題, 例如第 772 ,靠百度。這裡可以看程式碼思路, 第 69 場周賽

Leetcode 的精華,是測試用例

測試用例多,有時候各種想不到,讓程式設計師的思維更加周全

例如這道題,有用例 130

11111

這個用例,體會到了我程式碼的脆弱

          if point[0] != innerPoint[0] , point[1] != innerPoint[1] , pointSet.contains(Point(innerPoint[0], point[1])) ,pointSet.contains(Point(innerPoint[1], point[0])) {
            // 找出最小的矩形
                    minArea = min(minArea, abs((innerPoint[1] - point[1] ) * (innerPoint[0] - point[0])))
                }
複製程式碼

另一對頂點的語義,取反了


Leetcode 連結: Minimum Area Rectangle

感謝 Martin R code review 我的程式碼

相關程式碼: github.com/BoxDengJZ/l…

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