力扣刷题系列——动态规划II

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选择匿名的用户   2021-5-30 02:01   111   0
<h1>常见的动态规划问题(二)</h1>
<p>本文转载于GitHub地址:<a href="https://github.com/CyC2018/CS-Notes/">https://github.com/CyC2018/CS-Notes/</a>,仅作为个人日后复习。整合了多方面的资料,侵删。</p>
<h2>引例解析:</h2>
<p>内容来源于公众号文章:<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/lKQI0aS1MBwfPujC-m_zkA">https://mp.weixin.qq.com/s/lKQI0aS1MBwfPujC-m_zkA</a></p>
<p><img alt="" height="789" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-cfc6694345cc9cae1ff3dac8c2d5ebef.png" width="695"></p>
<p><strong>运用动态规划四部曲来进行解答:</strong></p>
<p><img alt="" height="921" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-630f1cb527fffac2d6432bb415d6d85f.png" width="675"></p>
<p><img alt="" height="268" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-65a6fb538785cde7851c9ef165d5f178.png" width="675"></p>
<pre class="blockcode"><code class="language-java">//解法一
public int coinChange(int[] coins, int amount) {
    // 子问题:
    // f(k) &#61; 凑出金额 k 的最小硬币数
   
    // f(k) &#61; min{ 1 &#43; f(k - c) }
    // f(0) &#61; 0
    int[] dp &#61; new int[amount&#43;1];
    Arrays.fill(dp, amount &#43; 1); // DP 数组初始化为正无穷大
    dp[0] &#61; 0;
    for (int k &#61; 1; k &lt;&#61; amount; k&#43;&#43;) {
        for (int c : coins) {
            if (k &gt;&#61; c) {
                dp[k] &#61; Math.min(dp[k], 1 &#43; dp[k-c]);
            }
        }
    }
    // 如果 dp[amount] &gt; amount,认为是无效元素。
    if (dp[amount] &gt; amount) {
        return -1;
    } else {
        return dp[amount];
    }
}

//解法二
public int coinChange(int[] coins, int amount) {
    int[] dp &#61; new int[amount &#43; 1];
    for (int coin : coins) {
        for (int i &#61; coin; i &lt;&#61; amount; i&#43;&#43;) { //将逆序遍历改为正序遍历
            if (i &#61;&#61; coin) {
                dp[i] &#61; 1;
            } else if (dp[i] &#61;&#61; 0 &amp;&amp; dp[i - coin] !&#61; 0) {
                dp[i] &#61; dp[i - coin] &#43; 1;

            } else if (dp[i - coin] !&#61; 0) {
                dp[i] &#61; Math.min(dp[i], dp[i - coin] &#43; 1);
            }
        }
    }
    return dp[amount] &#61;&#61; 0 ? -1 : dp[amount];
}</code></pre>
<p>这道题进行空间优化很麻烦,所以我们忽略第四步空间优化的步骤。</p>
<p><img alt="" height="927" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-76e363dde9b77c82747c0c0e128f61af.png" width="698"></p>
<p><img alt="" height="786" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-cfa31d6761291e59b59619b0523b440d.png" width="688"></p>
<pre class="blockcode"><code class="language-java">public int combinationSum4(int[] nums, int target) {
    int[] dp &#61; new int[target&#43;1]; // 默认初始化为 0
    dp[0] &#61; 1; // 注意 base case
    for (int k &#61; 1; k &lt;&#61; target; k&#43;&#43;) {
        for (int n : nums) {
            if (k &gt;&#61; n) {
                dp[k] &#43;&#61; dp[k-n];
            }
        }
    }
    return dp[target];
}</code></pre>
<p><img alt="" height="910" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-f9bfd5f195f2c8f3b0ae6db9f9afad91.png" width="689"></p>
<p><img alt="" height="905" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-4322cd42e77f02d22e9f69ede41faec5.png" width="687"></p>
<p><img alt="" height="934" src="https://beijingoptbbs.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/cs/5606289-0c0418154f37c4d4bbb20ca1a90fd3ad.png" width="711"></p>
<pre class="blockcode"><code class="language-java">//解法一
public int change(int amount, int[] coins) {
    int m &#61; coins.length;
    int[][] dp &#61; new int[m&#43;1][amount&#43;1];

    for (int i &#61; 0; i &lt;&#61; m; i&#43;&#43;) {
        for (int k &#61; 0; k &lt;&#61; amount; k&#43;&#43;) {
            if (k &#61;&#61; 0) {
                dp[i][k] &#61; 1; // base case
            } else if (i &#61;&#61; 0) {
                dp[i][k] &#61; 0; // base case
            } else {
                dp[i][k] &#61; dp[i-1][k];
                if (k &gt;&#61; coins[i-1]) {
                    dp[i][k] &#43;&#61; dp[i][k-coins[i-1]];
                }
            }
        }
    }
    return dp[m][amount];
}

//解法二
public int change(int amount, int[] coins) {
    if (coins &#61;&#61; null) {
        return 0;
    }
    int[] dp &#61; new int[amount &#43; 1];
    dp[0] &#61; 1;
    for (int coin : coins) {
        for (int i &#61; coin; i &lt;&#61; amount; i&#43;&#43;) {
            dp[i] &#43;&#61; dp[i - coin];
        }
    }
    return dp[amount];
}</code></pre>
<h2>1.0-1背包问题</h2>
<p>有一个容量为 N 的背包,要用这个背包装下物品的价值最大,这些物品有两个属性:体积 w 和价值 v。</p>
<p>定义一个二维数组 dp 存储最大价值,其中 dp[i][j] 表示前 i 件物品体积不超过 j 的情况下能达到的最大价值。设第 i 件物品体积为 w,价值为 v,根据第 i 件物品是否添加到背包中,可以分两种情况讨论:</p>
<ul><li>第 i 件物品没添加到背包,总体积不超过 j 的前 i 件物品的最大价值就是总体积不超过 j 的前 i-1 件物品的最大价值,dp[i][j] &#61; dp[i-1][j]。</li><li>第 i 件物品添加到背包中,d
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