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一刷代码随想录(动态规划2)

时间:2025/7/11 10:37:27来源:https://blog.csdn.net/2301_76661918/article/details/140910500 浏览次数:0次

62.不同路径

题意:

一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 (起始点在下图中标记为 “Start” )。

机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角(在下图中标记为 “Finish” )。

问总共有多少条不同的路径?

示例 1:

  • 输入:m = 3, n = 7
  • 输出:28

示例 2:

  • 输入:m = 2, n = 3
  • 输出:3

解释: 从左上角开始,总共有 3 条路径可以到达右下角。

  1. 向右 -> 向右 -> 向下
  2. 向右 -> 向下 -> 向右
  3. 向下 -> 向右 -> 向右

示例 3:

  • 输入:m = 7, n = 3
  • 输出:28

示例 4:

  • 输入:m = 3, n = 3
  • 输出:6

提示:

  • 1 <= m, n <= 100
  • 题目数据保证答案小于等于 2 * 10^9

解法:

1、深搜,也就是回溯,由于是从左上角开始,每次只能往下和左移动,使用递归法,若往下能走通,就返回1,若越界就返回0。事实上就是遍历一颗二叉树,叶子节点就是往下或往左。

代码:

class Solution {
private:int dfs(int i, int j, int m, int n) {if (i > m || j > n) return 0; // 越界了if (i == m && j == n) return 1; // 找到一种方法,相当于找到了叶子节点return dfs(i + 1, j, m, n) + dfs(i, j + 1, m, n);}
public:int uniquePaths(int m, int n) {return dfs(1, 1, m, n);}
};

2、 dp,

1、确定dp数组(dp table)以及下标的含义

dp[i][j] :表示从(0 ,0)出发,到(i, j) 有dp[i][j]条不同的路径。

2、确定递推公式

想要求dp[i][j],只能有两个方向来推导出来,即dp[i - 1][j] 和 dp[i][j - 1]。

此时在回顾一下 dp[i - 1][j] 表示啥,是从(0, 0)的位置到(i - 1, j)有几条路径,dp[i][j - 1]同理。

那么很自然,dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1],因为dp[i][j]只有这两个方向过来。

3、dp数组的初始化

如何初始化呢,首先dp[i][0]一定都是1,因为从(0, 0)的位置到(i, 0)的路径只有一条,那么dp[0][j]也同理。

所以初始化代码为:

for (int i = 0; i < m; i++) dp[i][0] = 1;
for (int j = 0; j < n; j++) dp[0][j] = 1;

4、确定遍历顺序

这里要看一下递推公式dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1],dp[i][j]都是从其上方和左方推导而来,那么从左到右一层一层遍历就可以了。

这样就可以保证推导dp[i][j]的时候,dp[i - 1][j] 和 dp[i][j - 1]一定是有数值的。

5、举例推导dp数组

如图所示:

62.不同路径1

代码如下: 

class Solution {
public:int uniquePaths(int m, int n) {vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n, 0));for (int i = 0; i < m; i++) dp[i][0] = 1;for (int j = 0; j < n; j++) dp[0][j] = 1;for (int i = 1; i < m; i++) {for (int j = 1; j < n; j++) {dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1];}}return dp[m - 1][n - 1];}
};

3、数论方法,用组合法求解也就是总共步数为m+n-2,在横向上取出m-1步,要注意一边计算分子一边计算分母来防止越界。

代码:

class Solution {
public:int uniquePaths(int m, int n) {long long numerator = 1; // 分子int denominator = m - 1; // 分母int count = m - 1;int t = m + n - 2;while (count--) {numerator *= (t--);while (denominator != 0 && numerator % denominator == 0) {numerator /= denominator;denominator--;}}return numerator;}
};

63. 不同路径 II

题意:

一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 (起始点在下图中标记为“Start” )。

机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角(在下图中标记为“Finish”)。

现在考虑网格中有障碍物。那么从左上角到右下角将会有多少条不同的路径?

网格中的障碍物和空位置分别用 1 和 0 来表示。

示例 1:

  • 输入:obstacleGrid = [[0,0,0],[0,1,0],[0,0,0]]
  • 输出:2 解释:
  • 3x3 网格的正中间有一个障碍物。
  • 从左上角到右下角一共有 2 条不同的路径:
    1. 向右 -> 向右 -> 向下 -> 向下
    2. 向下 -> 向下 -> 向右 -> 向右

示例 2:

  • 输入:obstacleGrid = [[0,1],[0,0]]
  • 输出:1

提示:

  • m == obstacleGrid.length
  • n == obstacleGrid[i].length
  • 1 <= m, n <= 100
  • obstacleGrid[i][j] 为 0 或 1

解法:dp五部曲同上一道题,但是要增加关于障碍的判断,也就是在计算的位置有障碍时,不累加数组,同时对横纵两列数组初始化时将有障碍位赋为0。

代码:

class Solution {
public:int uniquePathsWithObstacles(vector<vector<int>>& obstacleGrid) {int m = obstacleGrid.size();int n = obstacleGrid[0].size();if (obstacleGrid[m - 1][n - 1] == 1 || obstacleGrid[0][0] == 1) //如果在起点或终点出现了障碍,直接返回0return 0;vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n, 0));for (int i = 0; i < m && obstacleGrid[i][0] == 0; i++) dp[i][0] = 1;for (int j = 0; j < n && obstacleGrid[0][j] == 0; j++) dp[0][j] = 1;for (int i = 1; i < m; i++) {for (int j = 1; j < n; j++) {if (obstacleGrid[i][j] == 1) continue;dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1];}}return dp[m - 1][n - 1];}
};

 343. 整数拆分

题意:

给定一个正整数 n,将其拆分为至少两个正整数的和,并使这些整数的乘积最大化。 返回你可以获得的最大乘积。

示例 1:

  • 输入: 2
  • 输出: 1
  • 解释: 2 = 1 + 1, 1 × 1 = 1。

示例 2:

  • 输入: 10
  • 输出: 36
  • 解释: 10 = 3 + 3 + 4, 3 × 3 × 4 = 36。
  • 说明: 你可以假设 n 不小于 2 且不大于 58。

解法:

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义

dp[i]:将数字i进行分拆,可以得到的最大乘积为dp[i]。

dp[i]的定义将贯彻整个解题过程,下面哪一步想不懂了,就想想dp[i]究竟表示的是啥!

  1. 确定递推公式

其实可以从1遍历j,然后有两种渠道得到dp[i].

一个是j * (i - j) 直接相乘。

一个是j * dp[i - j],相当于是拆分(i - j),对这个拆分不理解的话,可以回想dp数组的定义。

j是从1开始遍历,拆分j的情况,在遍历j的过程中其实都计算过了。那么从1遍历j,比较(i - j) * j和dp[i - j] * j 取最大的。递推公式:dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));

也可以这么理解,j * (i - j) 是单纯的把整数拆分为两个数相乘,而j * dp[i - j]是拆分成两个以及两个以上的个数相乘。

如果定义dp[i - j] * dp[j] 也是默认将一个数强制拆成4份以及4份以上了。

所以递推公式:dp[i] = max({dp[i], (i - j) * j, dp[i - j] * j});

  1. dp的初始化

只初始化dp[2] = 1,从dp[i]的定义来说,拆分数字2,得到的最大乘积是1,也就是从3开始遍历

  1. 确定遍历顺序

确定遍历顺序,先来看看递归公式:dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));

dp[i] 是依靠 dp[i - j]的状态,所以遍历i一定是从前向后遍历,先有dp[i - j]再有dp[i]。

所以遍历顺序为:

for (int i = 3; i <= n ; i++) {for (int j = 1; j < i - 1; j++) {dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));}
}

注意 枚举j的时候,是从1开始的。从0开始的话,那么让拆分一个数拆个0,求最大乘积就没有意义了。

j的结束条件是 j < i - 1 ,其实 j < i 也是可以的,不过可以节省一步,例如让j = i - 1,的话,其实在 j = 1的时候,这一步就已经拆出来了,重复计算,所以 j < i - 1

至于 i是从3开始,这样dp[i - j]就是dp[2]正好可以通过我们初始化的数值求出来。

更优化一步,可以这样:

for (int i = 3; i <= n ; i++) {for (int j = 1; j <= i / 2; j++) {dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));}
}

因为拆分一个数n 使之乘积最大,那么一定是拆分成m个近似相同的子数相乘才是最大的。

例如 6 拆成 3 * 3, 10 拆成 3 * 3 * 4。 100的话 也是拆成m个近似数组的子数 相乘才是最大的。

只不过我们不知道m究竟是多少而已,但可以明确的是m一定大于等于2,既然m大于等于2,也就是 最差也应该是拆成两个相同的 可能是最大值。

那么 j 遍历,只需要遍历到 i/2 就可以,后面就没有必要遍历了,一定不是最大值,也会判断重复。

  1. 举例推导dp数组

举例当n为10 的时候,dp数组里的数值,如下:

343.整数拆分

代码如下:

class Solution {
public:int integerBreak(int n) {vector<int> dp(n + 1);dp[2] = 1;for (int i = 3; i <= n ; i++) {for (int j = 1; j <= i / 2; j++) {dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));}}return dp[n];}
};

 二叉搜索树数量

题意:

给定一个整数 n,求以 1 ... n 为节点组成的二叉搜索树有多少种?

示例:

解法:dp数组就是n=i时的树数量,通过画图可知,当n=2时,数目等于以1为头节点+以2为头结点,n=3,则是三个相加,也对应着左右不同节点个数,由于我们要求不同二叉树的可以观察出规律,也就是对应节点固定的数的结构也是固定的,因此可以得出公式也就是:dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j]; 

代码如下:

lass Solution {
public:int numTrees(int n) {vector<int> dp(n + 1);dp[0] = 1;for (int i = 1; i <= n; i++) {for (int j = 1; j <= i; j++) {dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j];}}return dp[n];}
};

关键字:一刷代码随想录(动态规划2)

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