数据结构与算法之打家劫舍(一)&&动态规划思想

简介: 数据结构与算法之打家劫舍(一)&&动态规划思想

动态规划里面一部题目打家劫舍是一类经典的算法题目之一,他有各种各样的变式,这一篇文章和大家分享一下打家劫舍最基础的一道题目,掌握这一道题目,为下一道题目打下基础。我们直接进入正题。


一.题目


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大家如果刚接触这样的题目,会有点困惑,当前的状态我是偷还是不偷呢?


仔细一想,当前房屋偷与不偷取决于 前一个房屋和前两个房屋是否被偷了。


所以这里就更感觉到,当前状态和前面状态会有一种依赖关系,那么这种依赖关系都是动规的递推公式。


当然以上是大概思路,打家劫舍是dp解决的经典问题,接下来我们来动规五部曲分析如下:


二.动态规划五部曲


  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义


dp[i]:考虑下标i(包括i)以内的房屋,最多可以偷窃的金额为dp[i]

2.确定递推公式

决定dp[i]的因素就是第i房间偷还是不偷。


如果偷第i房间,那么dp[i] = dp[i - 2] + nums[i] ,即:第i-1房一定是不考虑的,找出 下标i-2(包括i-2)以内的房屋,最多可以偷窃的金额为dp[i-2] 加上第i房间偷到的钱。


如果不偷第i房间,那么dp[i] = dp[i - 1],即考 虑i-1房,(注意这里是考虑,并不是一定要偷i-1房,这是很多人容易混淆的点)


然后dp[i]取最大值,即dp[i] = max(dp[i - 2] + nums[i], dp[i - 1]);


3.dp数组如何初始化


从递推公式dp[i] = max(dp[i - 2] + nums[i], dp[i - 1]);可以看出,递推公式的基础就是dp[0] 和 dp[1]


从dp[i]的定义上来讲,dp[0] 一定是 nums[0],dp[1]就是nums[0]和nums[1]的最大值即:dp[1] = max(nums[0], nums[1]);


代码如下:

vector<int> dp(nums.size());
dp[0] = nums[0];
dp[1] = max(nums[0], nums[1]);


4.确定遍历顺序

dp[i] 是根据dp[i - 2] 和 dp[i - 1] 推导出来的,那么一定是从前到后遍历!

代码如下:

for (int i = 2; i < nums.size(); i++) {
    dp[i] = max(dp[i - 2] + nums[i], dp[i - 1]);
}


5.举例推导dp数组


以示例二,输入[2,7,9,3,1]为例。

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红框dp[nums.size() - 1]为结果。

以上分析完毕,C++代码如下:

class Solution {
public:
    int rob(vector<int>& nums) {
        if (nums.size() == 0) return 0;
        if (nums.size() == 1) return nums[0];
        vector<int> dp(nums.size());
        dp[0] = nums[0];
        dp[1] = max(nums[0], nums[1]);
        for (int i = 2; i < nums.size(); i++) {
            dp[i] = max(dp[i - 2] + nums[i], dp[i - 1]);
        }
        return dp[nums.size() - 1];
    }
};

Java代码如下:

// 动态规划
class Solution {
    public int rob(int[] nums) {
        if (nums == null || nums.length == 0) return 0;
        if (nums.length == 1) return nums[0];
        int[] dp = new int[nums.length];
        dp[0] = nums[0];
        dp[1] = Math.max(dp[0], nums[1]);
        for (int i = 2; i < nums.length; i++) {
            dp[i] = Math.max(dp[i - 1], dp[i - 2] + nums[i]);
        }
        return dp[nums.length - 1];
    }
}

总结:


打家劫舍是DP解决的经典题目,这道题也是打家劫舍入门级题目,后面我们还会变种方式来打劫的。

算法题最重要的就是坚持。大家加油!

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