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leetcode 1901 ~ 1950
设置时间的最少代价

设置时间的最少代价

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题目描述

常见的微波炉可以设置加热时间,且加热时间满足以下条件:

  • 至少为 1 秒钟。
  • 至多为 99 分 99 秒。

你可以 最多 输入 4 个数字 来设置加热时间。如果你输入的位数不足 4 位,微波炉会自动加 前缀 0 来补足 4 位。微波炉会将设置好的四位数中, 两位当作分钟数, 两位当作秒数。它们所表示的总时间就是加热时间。比方说:

  • 你输入 9 5 4 (三个数字),被自动补足为 0954 ,并表示 9 分 54 秒。
  • 你输入 0 0 0 8 (四个数字),表示 0 分 8 秒。
  • 你输入 8 0 9 0 ,表示 80 分 90 秒。
  • 你输入 8 1 3 0 ,表示 81 分 30 秒。

给你整数 startAt ,moveCost ,pushCost 和 targetSeconds 。一开始,你的手指在数字 startAt 处。将手指移到 任何其他数字 ,需要花费 moveCost 的单位代价。 输入你手指所在位置的数字一次,需要花费 pushCost 的单位代价。

要设置 targetSeconds 秒的加热时间,可能会有多种设置方法。你想要知道这些方法中,总代价最小为多少。

请你能返回设置 targetSeconds 秒钟加热时间需要花费的最少代价。

请记住,虽然微波炉的秒数最多可以设置到 99 秒,但一分钟等于 60 秒。

 

示例 1:

输入:startAt = 1, moveCost = 2, pushCost = 1, targetSeconds = 600
输出:6
解释:以下为设置加热时间的所有方法。
- 1 0 0 0 ,表示 10 分 0 秒。
  手指一开始就在数字 1 处,输入 1 (代价为 1),移到 0 处(代价为 2),输入 0(代价为 1),输入 0(代价为 1),输入 0(代价为 1)。
  总代价为:1 + 2 + 1 + 1 + 1 = 6 。这是所有方案中的最小代价。
- 0 9 6 0,表示 9 分 60 秒。它也表示 600 秒。
  手指移到 0 处(代价为 2),输入 0 (代价为 1),移到 9 处(代价为 2),输入 9(代价为 1),移到 6 处(代价为 2),输入 6(代价为 1),移到 0 处(代价为 2),输入 0(代价为 1)。
  总代价为:2 + 1 + 2 + 1 + 2 + 1 + 2 + 1 = 12 。
- 9 6 0,微波炉自动补全为 0960 ,表示 9 分 60 秒。
  手指移到 9 处(代价为 2),输入 9 (代价为 1),移到 6 处(代价为 2),输入 6(代价为 1),移到 0 处(代价为 2),输入 0(代价为 1)。
  总代价为:2 + 1 + 2 + 1 + 2 + 1 = 9 。

示例 2:

输入:startAt = 0, moveCost = 1, pushCost = 2, targetSeconds = 76
输出:6
解释:最优方案为输入两个数字 7 6,表示 76 秒。
手指移到 7 处(代价为 1),输入 7 (代价为 2),移到 6 处(代价为 1),输入 6(代价为 2)。总代价为:1 + 2 + 1 + 2 = 6
其他可行方案为 0076 ,076 ,0116 和 116 ,但是它们的代价都比 6 大。

 

提示:

  • 0 <= startAt <= 9
  • 1 <= moveCost, pushCost <= 105
  • 1 <= targetSeconds <= 6039

代码结果

运行时间: 27 ms, 内存: 16.0 MB


/*
 * Solution Approach using Java Streams:
 * 1. Convert the target seconds into minutes and seconds.
 * 2. Generate all possible time representations in MMSS format using IntStream.
 * 3. Calculate the cost for each representation using a custom method.
 * 4. Return the minimum cost among all representations.
 */
import java.util.stream.IntStream;

public class MicrowaveCostStream {
    public int minCostSetTime(int startAt, int moveCost, int pushCost, int targetSeconds) {
        return IntStream.rangeClosed(0, 99).boxed()
            .flatMap(m -> IntStream.rangeClosed(0, 99)
                .filter(s -> m * 60 + s == targetSeconds)
                .mapToObj(s -> String.format("%02d%02d", m, s)))
            .mapToInt(time -> calculateCost(startAt, moveCost, pushCost, time))
            .min().orElse(Integer.MAX_VALUE);
    }

    private int calculateCost(int startAt, int moveCost, int pushCost, String time) {
        int cost = 0;
        int currentPos = startAt;
        for (char c : time.toCharArray()) {
            int digit = c - '0';
            if (digit != currentPos) {
                cost += moveCost;
                currentPos = digit;
            }
            cost += pushCost;
        }
        return cost;
    }
}

解释

方法:

本题的目的是找到设置指定秒数的最小代价。由于输入的数字被转换为分钟和秒,因此有多种方式将秒数转换为微波炉的输入。我们需要计算每种方式的代价,并找出其中的最小值。首先,我们定义一个计算输入字符串代价的辅助函数 calc(s),它计算从开始数字到输入完整个字符串的总代价。然后,根据 targetSeconds,我们考虑以下几种可能的输入方式:1) 直接将秒数转为分钟和秒(如果在可表示范围内),例如 sec = 350,则表示为 '5' '50'。2) 如果 sec < 100,可以直接输入秒数,例如 sec = 76,则表示为 '76'。3) 如果 sec % 60 < 40,可以将一分钟借给秒数,例如 sec = 95,则表示为 '1' '35'(即从 95 秒借 1 分钟变成 35 秒)。最后,我们比较这些可能性的总代价,返回最小值。

时间复杂度:

O(1)

空间复杂度:

O(1)

代码细节讲解

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解题思路中提到,如果秒数小于100可以直接输入秒数。但是如果秒数恰好是两位数,例如`95`,这种情况下的输入方式是否更优于其他可能的分钟和秒数组合?
当秒数为95时,根据题解中的逻辑,我们有几种输入选项。如果直接输入'95',只涉及到按键代价和可能的移动代价。对于将95秒转换为分钟和秒(1分钟35秒,即'135'),则需要更多的按键和移动操作。因此,如果95秒直接输入为'95',通常这种情况下的总代价会更低,因为涉及到的按键次数少,且数字连续性更高,移动代价也可能较小。这也解释了为什么在秒数小于100时,直接输入秒数通常是更优的选择。
🦆
在将秒数借用一分钟的情况下,解题思路中提到如果`sec % 60 < 40`,才会考虑这种方法。为何选择40作为阈值,而不是其他数字?
选择40作为阈值是为了确保在借用一分钟后的秒数(sec % 60 + 60)不超过99,保持在两位数以内。这是因为微波炉的秒数输入通常限制在00到99之间。如果借用分钟使得秒数超过99,那么这种输入方式就变得无效。例如,如果sec % 60是41,借用一分钟后秒数变为101,这超出了可输入的范围。因此,40是一个保证输入有效性的逻辑阈值。
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题解中提到的代价计算函数`calc(s)`,是否考虑了连续输入同一个数字时,移动代价应该为0的情况?
是的,代价计算函数`calc(s)`确实考虑了连续输入同一个数字时移动代价为0的情况。在函数内部,每次输入一个数字前都会检查这个数字是否与当前指针位置相同。如果相同,则不增加移动代价。这通过`if ord(ch) - ord('0') != cur`这个条件判断实现,只有当当前数字与指针位置不同时,才增加移动代价。
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在计算最小总代价时,题解考虑了三种输入方式。但如果秒数恰好是6000秒,即最大限制,这种情况应该如何处理?
当秒数为6000秒时,该数值正好是100分钟,无法直接以秒数形式输入,因为超出了两位数的范围。因此,最合理的输入方式是将其分为分钟和秒,即'10000'。尽管这需要较多的按键和移动操作,但这是唯一可行的方法来设置6000秒,因为其他方法,如直接输入秒或尝试借用分钟,都不适用于这种情况。

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