区间调度问题

问题概述

本文解决一个很经典的贪心算法问题 Interval Scheduling（区间调度问题）。给你很多形如[start,end]的闭区间，请你设计一个算法，算出这些区间中最多有几个互不相交的区间。

int intervalScheduling(int[][] ints) {}

举个例子，intvs=[[1,3],[2,4],[3,6]]，这些区间最多有两个区间互不相交，即[[1,3],[3,6]]，你的算法应该返回 2。注意边界相同并不算相交。
这个问题在生活中的应用广泛，比如你今天有好几个活动，每个活动都可以用区间[start,end]表示开始和结束的时间，请问你今天最多能参加几个活动呢？

思路

正确的思路其实很简单，可以分为以下三步：

1. 从区间集合 intvs 中选择一个区间 x，这个 x 是在当前所有区间中结束最早的（end 最小）。
2. 把所有与 x 区间相交的区间从区间集合 intvs 中删除。
3. 重复步骤 1 和 2，直到 intvs 为空为止。之前选出的那些 x 就是最大不相交子集。

把这个思路实现成算法的话，可以按每个区间的end数值升序排序，因为这样处理之后实现步骤 1 和步骤 2 都方便很多:

对于步骤 1，由于我们预先按照end排了序，所以选择 x 是很容易的。关键在于，如何去除与 x 相交的区间，选择下一轮循环的 x
由于我们事先排了序，不难发现所有与 x 相交的区间必然会与 x 的end相交；如果一个区间不想与 x 的end相交，它的start必须要大于（或等于）x 的end

代码：

public int intervalSchedule(int[][] intvs) {
    if (intvs.length == 0) return 0;
    // 按 end 升序排序
    Arrays.sort(intvs, new Comparator<int[]>() {
        public int compare(int[] a, int[] b) {
            return a[1] - b[1];
        }
    });
    // 至少有一个区间不相交
    int count = 1;
    // 排序后，第一个区间就是 x
    int x_end = intvs[0][1];
    for (int[] interval : intvs) {
        int start = interval[0];
        if (start >= x_end) {
            // 找到下一个选择的区间了
            count++;
            x_end = interval[1];
        }
    }
    return count;
}

435. 无重叠区间

我们已经会求最多有几个区间不会重叠了，那么剩下的不就是至少需要去除的区间吗？

class Solution {
    public int intervalSchedule(int[][] intvs) {
    if (intvs.length == 0) return 0;
    // 按 end 升序排序
    Arrays.sort(intvs, new Comparator<int[]>() {
        public int compare(int[] a, int[] b) {
            return a[1] - b[1];
        }
    });
    // 至少有一个区间不相交
    int count = 1;
    // 排序后，第一个区间就是 x
    int x_end = intvs[0][1];
    for (int[] interval : intvs) {
        int start = interval[0];
        if (start >= x_end) {
            // 找到下一个选择的区间了
            count++;
            x_end = interval[1];
        }
    }
    return count;
}
    public int eraseOverlapIntervals(int[][] intervals) {
        int n = intervals.length;
        return n-intervalSchedule(intervals);
    }
}

452. 用最少数量的箭引爆气球

这个问题和区间调度算法一模一样！如果最多有n个不重叠的区间，那么就至少需要n个箭头穿透所有区间：

只是有一点不一样，在intervalSchedule算法中，如果两个区间的边界触碰，不算重叠；而按照这道题目的描述，箭头如果碰到气球的边界气球也会爆炸，所以说相当于区间的边界触碰也算重叠：

class Solution {
    public int findMinArrowShots(int[][] points) {
        Arrays.sort(points, (a, b) -> {
            return Integer.compare(a[1], b[1]);
        });

        int count = 1;
        int end = points[0][1];
        for (int[] point : points) {
            int start = point[0];
            if (start > end) { // 找到不重叠区间（边界重叠也算重叠）
                count++;
                end = point[1];
            }
        }
        return count;
    }
}

小结

区间调度问题思路可以分为以下三步：
1、从区间集合 intvs 中选择一个区间 x，这个 x 是在当前所有区间中结束最早的（end 最小）。
2、把所有与 x 区间相交的区间从区间集合 intvs 中删除。
3、重复步骤 1 和 2，直到 intvs 为空为止。之前选出的那些 x 就是最大不相交子集。

对于区间问题的处理，一般来说第一步都是排序，相当于预处理降低后续操作难度。但是对于不同的问题，排序的方式可能不同，这个需要归纳总结
参考
一文秒杀所有区间相关问题