每日一题 两个水桶问题

有两个容量分别为 x升 和 y升 的水壶以及无限多的水。请判断能否通过使用这两个水壶,从而可以得到恰好 z升 的水?
如果可以,最后请用以上水壶中的一或两个来盛放取得的 z升 水。
你允许:

  • 装满任意一个水壶
  • 清空任意一个水壶
  • 从一个水壶向另外一个水壶倒水,直到装满或者倒空

方法一 深度优先遍历

每次操作的选择有
把 X 壶的水灌进 Y 壶,直至灌满或倒空;
把 Y 壶的水灌进 X 壶,直至灌满或倒空;
把 X 壶灌满;
把 Y 壶灌满;
把 X 壶倒空;
把 Y 壶倒空。
因此,每一步就循环对不同的操作进行遍历,直到遍历完全部可能。速度比较慢。借助外部存储记录遍历过的状态,减少重复遍历。

方法二 贝祖定理

因为每次有效操作只会让桶里的水总量增加 x,增加 y,减少 x,或者减少 y。因此我们的目标可以改写成:找到一对整数 a, b,使得

ax+by=z

而只要满足 z≤x+y,且这样的 a, b存在,那么我们的目标就是可以达成的。

贝祖定理告诉我们,ax+by=z 有解当且仅当 z 是 x, y 的最大公约数的倍数。因此我们只需要找到 x, y 的最大公约数并判断 z 是否是它的倍数即可。

class Solution {
    public boolean canMeasureWater(int x, int y, int z) {
        if(z==0){
            return true;
        }
        if(x+y<z){
            return false;
        }
        if(x==0||y=0){
         return x+y==z;   
        }
        int d=gcd(x,y);
        return z%d==0;
    }
    public int gcd(int a, int b){
        return b==0?a:gcd(b,a%b);
    }
}
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