Wood Cut
最后更新于：2022-04-02 01:09:19
# Wood Cut
### Source
- lintcode: [(183) Wood Cut](http://www.lintcode.com/en/problem/wood-cut/)
### Problem
Given n pieces of wood with length `L[i]` (integer array). Cut them into smallpieces to guarantee you could have equal or more than k pieces with the samelength. What is the longest length you can get from the n pieces of wood?Given L & k, return the maximum length of the small pieces.
#### Example
For `L=[232, 124, 456]`, `k=7`, return `114`.
#### Note
You couldn't cut wood into float length.
#### Challenge
O(n log Len), where Len is the longest length of the wood.
### 题解 - 二分搜索
这道题要直接想到二分搜素其实不容易，但是看到题中 Challenge 的提示后你大概就能想到往二分搜索上靠了。首先来分析下题意，题目意思是说给出 n 段木材`L[i]`, 将这 n 段木材切分为至少 k 段，这 k 段等长，求能从 n 段原材料中获得的最长单段木材长度。以 k=7 为例，要将 L 中的原材料分为7段，能得到的最大单段长度为114, 232/114 = 2, 124/114 = 1, 456/114 = 4, 2 + 1 + 4 = 7.
理清题意后我们就来想想如何用算法的形式表示出来，显然在计算如`2`, `1`, `4`等分片数时我们进行了取整运算，在计算机中则可以使用下式表示：∑i=1nL[i]l≥k\sum _{i = 1} ^{n} \frac {L[i]}{l} \geq k∑i=1nlL[i]≥k
其中 lll 为单段最大长度，显然有 1≤l≤max(L[i])1 \leq l \leq max(L[i])1≤l≤max(L[i]). 单段长度最小为1，最大不可能超过给定原材料中的最大木材长度。
****> 注意求和与取整的顺序，是先求 `L[i]/l`的单个值，而不是先对`L[i]`求和。
分析到这里就和题 [Sqrt x](http://algorithm.yuanbin.me/zh-cn/binary_search/sqrt_x.html) 差不多一样了，要求的是 lll 的最大可能取值，同时 lll 可以看做是从有序序列`[1, max(L[i])]`的一个元素，典型的二分搜素！
P.S. 关于二分搜索总结在 [Binary Search](http://algorithm.yuanbin.me/zh-cn/basics_algorithm/binary_search.html) 一小节，直接套用『模板二——最优化』即可。
### Python
~~~
class Solution:
"""
@param L: Given n pieces of wood with length L[i]
@param k: An integer
return: The maximum length of the small pieces.
"""
def woodCut(self, L, k):
if sum(L) < k:
return 0
max_len = max(L)
start, end = 1, max_len
while start + 1 < end:
mid = start + (end - start) / 2
pieces_sum = sum([len_i / mid for len_i in L])
if pieces_sum < k:
end = mid
else:
start = mid
# corner case
if end == 2 and sum([len_i / 2 for len_i in L]) >= k:
return 2
return start
~~~
### Java
~~~
public class Solution {
/**
*@param L: Given n pieces of wood with length L[i]
*@param k: An integer
*return: The maximum length of the small pieces.
*/
public int woodCut(int[] L, int k) {
if (L == null || L.length == 0) return 0;
int lb = 0, ub = Integer.MAX_VALUE;
while (lb + 1 < ub) {
int mid = lb + (ub - lb) / 2;
if (C(L, k, mid)) {
lb = mid;
} else {
ub = mid;
}
}
return lb;
}
// whether it cut with length x and get more than k pieces
private boolean C(int[] L, int k, int x) {
int sum = 0;
for (int l : L) {
sum += l / x;
}
return sum >= k;
}
}
~~~
### 源码分析
定义私有方法`C`为切分为 x 长度时能否大于等于 k 段。若满足条件则更新`lb`, 由于 lb 和 ub 的初始化技巧使得我们无需单独对最后的 lb 和 ub 单独求和判断。九章算法网站上的方法初始化为1和某最大值，还需要单独判断，虽然不会出bug, 但稍显复杂。这个时候lb, ub初始化为两端不满足条件的值的优雅之处就体现出来了。
### 复杂度分析
遍历求和时间复杂度为 O(n)O(n)O(n), 二分搜索时间复杂度为 O(logmax(L))O(\log max(L))O(logmax(L)). 故总的时间复杂度为 O(nlogmax(L))O(n \log max(L))O(nlogmax(L)). 空间复杂度 O(1)O(1)O(1).
### Reference
- [Binary Search](http://algorithm.yuanbin.me/zh-cn/basics_algorithm/binary_search.html)
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