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2071. 你可以安排的最多任务数目 H

给你 n 个任务和 m 个工人。每个任务需要一定的力量值才能完成,需要的力量值保存在下标从 0 开始的整数数组 tasks 中,第 i 个任务需要 tasks[i] 的力量才能完成。每个工人的力量值保存在下标从 0 开始的整数数组 workers 中,第 j 个工人的力量值为 workers[j] 。每个工人只能完成 一个 任务,且力量值需要 大于等于 该任务的力量要求值(即 workers[j] >= tasks[i] )。

除此以外,你还有 pills 个神奇药丸,可以给 一个工人的力量值 增加 strength 。你可以决定给哪些工人使用药丸,但每个工人 最多 只能使用 一片 药丸。

给你下标从 0 开始的整数数组tasksworkers 以及两个整数 pillsstrength ,请你返回 最多 有多少个任务可以被完成。

示例 1:

输入:tasks = [3,2,1], workers = [0,3,3], pills = 1, strength = 1
输出:3
解释:
我们可以按照如下方案安排药丸:

  • 给 0 号工人药丸。
  • 0 号工人完成任务 2(0 + 1 >= 1)
  • 1 号工人完成任务 1(3 >= 2)
  • 2 号工人完成任务 0(3 >= 3)

示例 2:

输入:tasks = [5,4], workers = [0,0,0], pills = 1, strength = 5
输出:1
解释:
我们可以按照如下方案安排药丸:

  • 给 0 号工人药丸。
  • 0 号工人完成任务 0(0 + 5 >= 5)

示例 3:

输入:tasks = [10,15,30], workers = [0,10,10,10,10], pills = 3, strength = 10
输出:2
解释:
我们可以按照如下方案安排药丸:

  • 给 0 号和 1 号工人药丸。
  • 0 号工人完成任务 0(0 + 10 >= 10)
  • 1 号工人完成任务 1(10 + 10 >= 15)

示例 4:

输入:tasks = [5,9,8,5,9], workers = [1,6,4,2,6], pills = 1, strength = 5
输出:3
解释:
我们可以按照如下方案安排药丸:

  • 给 2 号工人药丸。
  • 1 号工人完成任务 0(6 >= 5)
  • 2 号工人完成任务 2(4 + 5 >= 8)
  • 4 号工人完成任务 3(6 >= 5)

提示:

  • n == tasks.length
  • m == workers.length
  • 1 <= n, m <= 51045 * 10^4
  • 0 <= pills <= m
  • 0 <= tasks[i], workers[j], strength <= 10910^9

问题分析

  • 任务:有 nn 个任务,任务力量需求数组为 tasks;有 mm 名工人,力量数组为 workers

  • 药丸:你有 pills 颗药,每颗可以让一个工人的力量增加 strength,且每个工人最多只能吃一颗。

  • 目标:在最优分配下,最多能完成多少个任务。

算法思路

  1. 排序
    • tasks 从小到大排序,编号后更容易按难度取子区间;
    • workers 从小到大排序,方便挑最强和二分查找。
  2. 二分答案 kk
    • 答案 kk 最多不会超过 min(n,m)\min(n, m)
    • 我们在区间 [0,min(n,m)][0, \min(n,m)] 上二分查找最大的可行 kk
  3. 可行性验证 can_do(k)
    • 取子集:对尝试完成的前 kk 个最小任务 tasks[0..k-1],对应后 kk 个最强工人 workers[m-k..m-1]
    • 维护有序容器:把这 kk 名工人放入一个支持「删最大」「按需求二分查找最小满足」操作的有序结构(如 Python bisect+list 或者 sortedcontainers.SortedList)。
    • 从 hardest 到 easiest:为了节省药丸,我们先处理需求最高的任务。对每个任务 tt
      • 如果容器中最大力量 t\ge t,直接分配该工人(弹出最大),不消耗药丸。
      • 否则,需要用药:找容器中最小的工人 ww 满足 w+strengthtw + strength \ge t(用二分查找找第一个 tstrength\ge t - strength),若找不到或药丸已用完,则失败;否则分配、药丸减一。
    • 如果所有 kk 个任务都能分配完,can_do(k)=True,如果在分配过程中药丸数超过 pills,或找不到可用工人,则 can_do(k) 返回 False。

时间复杂度

  1. 时间复杂度

    • 排序:O(nlogn+mlogm)O(n\log n + m\log m)

    • 二分:O(logmin(n,m))O(\log \min(n,m)) 次可行性验证

    • 每次验证:最多 kk 次删除/查找,每次 O(logk)O(\log k),所以 O(klogk)O(k\log k)

    • 总计

      O((n+m)log(n+m)  +  logmin(n,m)×min(n,m)logm).O\bigl((n+m)\log(n+m)\;+\;\log\min(n,m)\times\min(n,m)\log m\bigr).

  2. 空间复杂度 : 排序原地排序外,额外使用 O(m) 存储可用工人列表。

代码分解

先解决最难的任务,这样能保证弱工人和药丸优先用于最“吃力”的配对,若连最难的都配不上,k 肯定不可行。

使用 sortedcontainers.SortedList,支持 sl.pop(-1)sl.bisect_left()sl.pop(idx) 都是 O(logk)O(\log k)

用「上取整」的 mid 方案:

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lo, hi = 0, min(n, m)
while lo < hi:
mid = (lo + hi + 1) // 2
if can_do(mid):
lo = mid
else:
hi = mid - 1
return lo

代码实现

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from sortedcontainers import SortedList
from bisect import bisect_left

class Solution:
def maxTaskAssign(self, tasks, workers, pills, strength):
tasks.sort()
workers.sort()

def can_do(k):
# 取最强 k 工人,放入可排序列表
avail = SortedList(workers[-k:])
pills_left = pills
# 从最难任务到最简单
for t in reversed(tasks[:k]):
# 如果最强工人够力
if avail and avail[-1] >= t:
avail.pop(-1)
else:
# 用药分配
if pills_left == 0:
return False
# 找最弱且加药后能胜任的工人,需要 w >= t - strength
need = t - strength
idx = avail.bisect_left(need)
if idx == len(avail):
return False
# 分配并消耗
avail.pop(idx)
pills_left -= 1
return True
# 二分最大 k
lo, hi = 0, min(len(tasks), len(workers))
while lo < hi:
mid = (lo + hi + 1) // 2
if can_do(mid):
lo = mid
else:
hi = mid - 1
return lo

tasks = [3,2,1], workers = [0,3,3], pills = 1, strength = 1为例:

二分过程 任务子集 工人子集 药丸使用情况 分配过程 结果判断
初始状态(排序后) [1,2,3] [0,3,3] 1 - -
尝试 mid=2 [1,2] [0,3,3] 1 1. 较大任务 2 分配给最大工人 3 ≥ 2 → 不用药,弹出 3。
2. 任务 1 分配给最大工人 3 ≥ 1 → 不用药,弹出 3。
成功 → can_do(2)=True,二分上界提升到 2
尝试 mid=3 [1,2,3] [0,3,3] 1 1. 任务 3 分配给最大工人 3 ≥ 3 → 不用药,弹出 3,剩 [0,3]
2. 任务 2 分配给最大工人 3 ≥ 2 → 不用药,弹出 3,剩 [0]
3. 任务 1 分配给唯一工人 0 < 1 → 需要用药,查找最小 w11=0w\ge 1-1=0,找到 0,用药后分配成功。
成功 → can_do(3)=True,最终答案 3