题目:
给你一个浮点数 hour
,表示你到达办公室可用的总通勤时间。要到达办公室,你必须按给定次序乘坐 n
趟列车。另给你一个长度为 n
的整数数组 dist
,其中 dist[i]
表示第 i
趟列车的行驶距离(单位是千米)。
每趟列车均只能在整点发车,所以你可能需要在两趟列车之间等待一段时间。
- 例如,第
1
趟列车需要1.5
小时,那你必须再等待0.5
小时,搭乘在第 2 小时发车的第2
趟列车。
返回能满足你准时到达办公室所要求全部列车的 最小正整数 时速(单位:千米每小时),如果无法准时到达,则返回 -1
。
生成的测试用例保证答案不超过 107
,且 hour
的 小数点后最多存在两位数字 。
示例 1:
输入:dist = [1,3,2], hour = 6
输出:1
解释:速度为 1 时:
- 第 1 趟列车运行需要 1/1 = 1 小时。
- 由于是在整数时间到达,可以立即换乘在第 1 小时发车的列车。第 2 趟列车运行需要 3/1 = 3 小时。
- 由于是在整数时间到达,可以立即换乘在第 4 小时发车的列车。第 3 趟列车运行需要 2/1 = 2 小时。
- 你将会恰好在第 6 小时到达。
示例 2:
输入:dist = [1,3,2], hour = 2.7
输出:3
解释:速度为 3 时:
- 第 1 趟列车运行需要 1/3 = 0.33333 小时。
- 由于不是在整数时间到达,故需要等待至第 1 小时才能搭乘列车。第 2 趟列车运行需要 3/3 = 1 小时。
- 由于是在整数时间到达,可以立即换乘在第 2 小时发车的列车。第 3 趟列车运行需要 2/3 = 0.66667 小时。
- 你将会在第 2.66667 小时到达。
示例 3:
输入:dist = [1,3,2], hour = 1.9
输出:-1
解释:不可能准时到达,因为第 3 趟列车最早是在第 2 小时发车。
提示:
n == dist.length
1 <= n <= 105
1 <= dist[i] <= 105
1 <= hour <= 109
hours
中,小数点后最多存在两位数字
思路:
提示 1:随着火车时速增加,到达终点的时间会减小。
思路与算法:
根据 提示 1,我们可以用二分的方法寻找到能够按时到达的最小时速。
由于时速必须为正整数,因此二分的下界为 1;对于二分的上界,我们考虑 hours 为两位小数,因此对于最后一段路程,最小的时限为 0.01,那么最高的时速要求即为 dist[i] / 0.01 ≤ 1e7,同时为二分时速的上界。
在二分过程中,假设当前时速为 mid,我们计算对应时速下到达终点的时间 t,并与 hour 比较以判断能否按时到达。
假设 dist 的长度为 n,我们考虑第 i 段花费的时间。对于前 n−1 段,我们需要加上等待通向下一个地点的火车的时间,因此花费的时间为 ⌈dist[i] / mid⌉。而对于最后一段,花费的时间为 dist[n − 1] / mid。
显然,前 n − 1 段至少需要 n − 1 时间完成,同时最后一段的花费时间必定为正数。因此如果时限 hour ≤ n − 1,那么显然无法完成,此时应返回 −1。而只要 hour > n − 1,那么一定存在符合要求的时速。
细节
在代码实现中,为了避免浮点数造成的潜在误差,我们需要转化为整数之间的比较。
假设当前时速为 mid,前 n−1 段花费的时间为 t,那么如果能够准时到达终点,必定有:
t + (dist[n - 1] / mid) ≤ hour.
首先,考虑不等式左边,t 为整数,但 dist[n−1] / mid 为分数,因此我们需要在不等式两边同时乘 mid,即可将不等式左边转化为整数:mid ⋅ t + dist[n − 1] ≤ mid⋅hour.
其次,考虑不等式右边,由于时限 hour 为两位小数,因此我们引入 hr = 100hour 以将其转为整数,并在不等式两边同时乘 100:100(mid ⋅ t + dist[n − 1]) ≤mid⋅hr.
此时,不等式两边均为整数。
代码:
class Solution {
public:
int minSpeedOnTime(vector<int>& dist, double hour) {
int n = dist.size();
// 将 hour 乘 100 以转为整数
long long hr = llround(hour * 100);
// 时间必须要大于路程段数减 1 等于时最后一趟车不可能出发后立即到达
if (hr <= (n - 1) * 100){
return -1;
}
// 二分
int l = 1;
int r = 1e7;
while (l < r){
int mid = l + (r - l) / 2;
// 判断当前时速是否满足时限
long long t = 0;
// 前 n-1 段中第 i 段贡献的时间: floor(dist[i] / mid)
for (int i = 0; i < n - 1; ++i){
t += (dist[i] - 1) / mid + 1;
}
// 最后一段贡献的时间: dist[n-1] / mid
t *= mid;
t += dist[n-1];
if (t * 100 <= hr * mid){ // 通分以转化为整数比较
r = mid;
}
else{
l = mid + 1;
}
}
return l; // 满足条件的最小时速
}
};