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LC55算法模式贪心 · 可达性局部最优路标

跳跃游戏

nums=[2,3,1,1,4],判断能否从 0 跳到最后一格。

题目是什么

nums=[2,3,1,1,4],判断能否从 0 跳到最后一格。

解决什么问题

当前选择永久排除了哪些更差方案,为什么以后无需反悔?

核心结论

维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。

01交互算法精讲

先说结论:这道题到底解决什么

怎样从“nums=[2,3,1,1,4],判断能否从 0 跳到最后一格。”推导出 贪心 · 可达性,并证明每次状态变化都不会漏掉答案?

中心结论:维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。

读完必须能回答
  1. 1.暴力方案在哪里重复计算,为什么仍然是正确基线?
  2. 2.当前选择永久排除了哪些更差方案,为什么以后无需反悔?
  3. 3.不变量“farthest 是扫描前缀内可达的最远下标。”为什么能保证算法安全前进?
02交互算法精讲

完整题目与题意拆解

给定一个非负整数数组,最初位于数组的第一个位置。数组中的每个元素代表在该位置可以跳跃的最大长度。判断是否能够到达最后一个位置。

在本站主例中,nums=[2,3,1,1,4],判断能否从 0 跳到最后一格。

算法最终需要得到或观察:farthest 至少到 4,可达 true。

把题目翻译成状态
  • 输入:nums=[2,3,1,1,4],判断能否从 0 跳到最后一格。
  • 机器需要维护:farthest、当前 i。
  • 最终可观察结果:farthest 至少到 4,可达 true。
动画 1 · 题意扫描

先看清算法到底要维护什么

先建立输入、目标、输出和第一批状态,不急着进入模板。

Step 1/20%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

若 i>reach 则无法到达

正在加载算法场景...
03交互算法精讲

第一层方案:暴力做法

枚举全部决策组合会指数爆炸;贪心只保留能被交换论证或支配关系证明更优的选择。

暴力方案的价值是确认题意并提供正确性基线。它通常会覆盖所有候选, 但没有保存已经确认的信息,因此同一状态会被重新计算。

动画 2 · 暴力重复

重复工作究竟发生在哪里

把重复读取或重复搜索的区域明确标出,再决定优化必须保存什么。

Step 1/20%
先做对:建立暴力基线枚举所有候选并完整验证

若 i>reach 则无法到达

正在加载算法场景...
优化方向:维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。
04交互算法精讲

整体地图:先做什么,再做什么

  1. 1建模把输入翻译成“局部最优路标”,明确答案需要观察什么。
  2. 2状态只维护 farthest、当前 i。
  3. 3转移每一步按照 维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。
  4. 4收尾读取 farthest 至少到 4,可达 true。,并复核边界与复杂度。
05交互算法精讲

局部最优路标:核心概念

局部选择必须带着“替换任何其他选择都不会更差”的证明。

这道题不是为了记住一个组件名称,而是为了让状态具有可解释的语义:farthest、当前 i。

核心不变量
  • farthest 是扫描前缀内可达的最远下标。
动画 3 · 核心概念

建立“局部最优路标”心智模型

用主例建立核心状态,先预测下一步,再公开正确分支和理由。

Step 1/30%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

若 i>reach 则无法到达

正在加载算法场景...
06交互算法精讲

核心机制:状态如何一步步变化

给出一个非负数组,要求判断从数组 0 下标开始,能否到达数组最后一个位置。 这一题比较简单。如果某一个作为 `起跳点` 的格子可以跳跃的距离是 `n`,那么表示后面 `n` 个格子都可以作为 `起跳点`。可以对每一个能作为 `起跳点` 的格子都尝试跳一次,把 `能跳到最远的距离maxJump` 不断更新。如果可以一直跳到最后,就成功了。如果中间有一个点比 `maxJump` 还要大,说明在这个点和 maxJump 中间连不上了,有些点不能到达最后一个位置。

维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。

执行过程中持续维护:farthest、当前 i。

正确性依赖以下不变量:farthest 是扫描前缀内可达的最远下标。

面试时可以压缩为:一趟维护 farthest,i>farthest 即 false,否则更新,O(n)。

落到当前题,执行机制可以压缩为:维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。每一次更新都必须保持核心不变量,而不是只让样例碰巧得到正确答案。

动画 4 · 机制构建

一次状态转移为什么成立

集中观察一次选择、计算和状态写回,让变量变化与原因同时出现。

Step 1/50%
i=0,最远可达更新为 2reach=max(reach, i+nums[i])

从 0 最远跳 2,reach → 2

正在加载算法场景...
07交互算法精讲

正确性证明:为什么不会漏答案

初始化

初始化:算法开始时,全部合法候选仍在状态表示范围内;farthest 是扫描前缀内可达的最远下标。

保持

保持:执行“维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。”时,只删除已经能证明不可能的候选,并把新信息写回 farthest、当前 i。

终止

终止:没有待处理状态或达到命中条件时,当前可观察结果就是“farthest 至少到 4,可达 true。”。

正确性抓手不是“样例跑通”,而是每一帧结束后仍能复述:farthest 是扫描前缀内可达的最远下标。
08交互算法精讲

完整执行过程

  1. 1题目与输入nums=[2,3,1,1,4],判断能否从 0 跳到最后一格。 因为:维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。
  2. 2维护最远可达位置 reach扫描每个下标。 因为:贪心:只关心最远能到哪。
  3. 3i=0,最远可达更新为 2更新全局最远可达。 因为:只要 reach 覆盖末下标即可 true。
  4. 4i=1,最远可达更新为 4更新全局最远可达。 因为:只要 reach 覆盖末下标即可 true。
  5. 5预测下一步先不要看下一帧——根据当前不变量,预测算法接下来会怎么动。 因为:主动预测会暴露你对不变量的真实理解,比被动看动画有效得多。
  6. 6可以到达最后一个下标返回 true。 因为:O(n) 一次扫描。
  7. 7维护最远可达位置 reach扫描每个下标。 因为:贪心:只关心最远能到哪。
  8. 8收尾与复杂度farthest 至少到 4,可达 true。 因为:时间 O(n) · 空间 O(1)。维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。
动画 5 · 完整执行

从输入完整走到可观察结果

从主例第一帧运行到答案,时间轴始终显示当前状态、因果解释和下一步。

Step 1/80%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

若 i>reach 则无法到达

正在加载算法场景...
09交互算法精讲

把动画和 Go 代码逐行对应

代码窗口不会按容易漂移的固定数字行号硬绑动画,而是根据当前语义阶段, 在完整 Go 实现中定位选择、计算、写回或返回分支。当前变量与高亮行一起变化。

动画 6 · 代码映射

让每个动作都落到 Go 分支

重新执行关键分支,只显示当前代码附近窗口,并说明这行为什么在此刻运行。

Step 1/60%
维护最远可达位置 reachreach=0

若 i>reach 则无法到达

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10交互算法精讲

完整 Go 提交代码与最小测试

完整 Go 解法
func canJump(nums []int) bool {
	n := len(nums)
	if n == 0 {
		return false
	}
	if n == 1 {
		return true
	}
	maxJump := 0
	for i, v := range nums {
		if i > maxJump {
			return false
		}
		maxJump = max(maxJump, i+v)
	}
	return true
}

func max(a int, b int) int {
	if a > b {
		return a
	}
	return b
}
最小测试集合
func main() {
    // 1. 主例
    //    输入:mode="jump-game", nums=[2,3,1,1,4]
    //    期望:farthest 至少到 4,可达 true。
    //
    // 2. 失败 / 未命中
    //    检查:DP 可做但贪心 O(n)/O(1) 足够。
    //
    // 3. 边界
    //    空输入、单元素、最小合法规模,以及答案恰好落在边界的情况。
    //
    // 4. 迁移
    //    LC45 最少跳跃;LC130 被围区域
}

Go 参考实现基于 halfrost/LeetCode-Go 的 MIT 许可代码整理,并按本站教学结构补充解释与动画映射。

11交互算法精讲

正确性与复杂度

时间复杂度 O(n)

执行过程中只保留仍可能影响答案的状态。维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。

空间复杂度 O(1)

额外状态主要用于维护:farthest、当前 i。

终局不变量
  • farthest 是扫描前缀内可达的最远下标。
12交互算法精讲

最容易写错的地方

错误 1

DP 可做但贪心 O(n)/O(1) 足够。

边界复查

必须额外检查空输入、单元素、未命中或不可达情况,以及恰好落在边界的输入。

13交互算法精讲

最后复盘:带走逻辑链

  1. 1题意nums=[2,3,1,1,4],判断能否从 0 跳到最后一格。
  2. 2重复枚举全部决策组合会指数爆炸;贪心只保留能被交换论证或支配关系证明更优的选择。
  3. 3优化维护 farthest:若 i>farthest 失败,否则 farthest=max(farthest,i+nums[i])。
  4. 4证明farthest 是扫描前缀内可达的最远下标。
  5. 5复杂度时间 O(n),空间 O(1)
面试表达:一趟维护 farthest,i>farthest 即 false,否则更新,O(n)。
迁移练习
  • LC45 最少跳跃
  • LC130 被围区域