[leetcode] 鸡蛋掉落 Google面试题 dp

简介: 给你 k 枚相同的鸡蛋,并可以使用一栋从第 1 层到第 n 层共有 n 层楼的建筑。已知存在楼层 f ,满足 0 <= f <= n ,任何从 高于 f 的楼层落下的鸡蛋都会碎,从 f 楼层或比它低的楼层落下的鸡蛋都不会破。每次操作,你可以取一枚没有碎的鸡蛋并把它从任一楼层 x 扔下(满足 1 <= x <= n)。如果鸡蛋碎了,你就不能再次使用它。如果某枚鸡蛋扔下后没有摔碎,则可以在之后的操作中 重复使用 这枚鸡蛋。请你计算并返回要确定 f 确切的值 的 最小操作次数 是多少?

题目链接

给你 k 枚相同的鸡蛋,并可以使用一栋从第 1 层到第 n 层共有 n 层楼的建筑。


已知存在楼层 f ,满足 0 <= f <= n ,任何从 高于 f 的楼层落下的鸡蛋都会碎,从 f 楼层或比它低的楼层落下的鸡蛋都不会破。


每次操作,你可以取一枚没有碎的鸡蛋并把它从任一楼层 x 扔下(满足 1 <= x <= n)。如果鸡蛋碎了,你就不能再次使用它。如果某枚鸡蛋扔下后没有摔碎,则可以在之后的操作中 重复使用 这枚鸡蛋。


请你计算并返回要确定 f 确切的值 的 最小操作次数 是多少?


示例 1:


输入:k = 1, n = 2

输出:2


解释:


鸡蛋从 1 楼掉落。如果它碎了,肯定能得出 f = 0 。

否则,鸡蛋从 2 楼掉落。如果它碎了,肯定能得出 f = 1 。

如果它没碎,那么肯定能得出 f = 2 。

因此,在最坏的情况下我们需要移动 2 次以确定 f 是多少。


示例 2:


输入:k = 2, n = 6

输出:3


示例 3:


输入:k = 3, n = 14

输出:4


提示:


1 <= k <= 100

1 <= n <= 104


看到这个题目之后,第一印象是在UPC的某场训练中好像是做过这么个问题,当时好像是用的dp


一个很不错的参考博客:点我跳转


我们定义dp[k][n]为剩下k个鸡蛋,并且余下楼层为n当前状态下所需要的最小次数

这里说的余下楼层的意思是:经过排除之后,剩下多少层没有扔过鸡蛋的层数

比如一共十层,在第六层扔下鸡蛋没有坏掉,那么说余下的楼层就是10-6 = 4;因为从第六层扔下鸡蛋没有坏掉那么说在1-5层扔下鸡蛋也是不会坏掉的

既然状态已经表达了出来,那么说我们也就可以将状态转移出来了:

假设我们将鸡蛋从pos层扔下之后{


  1. 鸡蛋坏掉,那么说状态就变成了 dp[k−1][pos−1],鸡蛋坏掉一个,并且需要从 pos 以下的楼层(有 pos−1层)继续尝试
  2. 鸡蛋没坏,那么说状态就变成了 dp[k][n−pos],鸡蛋数量没有发生变化,而需要确定的楼层的数量就变成了 n−pos,因为我们只需要确定在 pos 层以上的楼层进行扔鸡蛋测试

}

所以说d p [ k ] [ n ] = 1 + M I N { m a x { d p [ k − 1 ] [ p o s − 1 ] , d p [ k ] [ n − p o s ] } }

这里的 MIN 是指 pos 在 [1,n] 范围内的最小的m a x { d p [ k − 1 ] [ p o s − 1 ] , d p [ k ] [ n − p o s ] }


但是这个样子时间复杂度上不太优雅,是O ( k ∗ n ∗ n ) ,绝对会超时(会有方法解决


在这里呢,可以考虑决策单调性,当时在写杭电多校一个题的时候学到的一个点


图片来源

6b0e337cb9084c1d9705a4bd2838010c.png


设鸡蛋数目不变:

T 1 = d p [ k ] [ n ] ,T1是关于楼层高度n递增的

T 2 = d p [ k ] [ n − p o s ] ,是关于扔鸡蛋的位置pos递减的

最优的最小的最大值一定是两条线的交点x

再放一遍递推式:

d p [ k ] [ n ] = 1 + M I N { m a x { d p [ k − 1 ] [ p o s − 1 ] , d p [ k ] [ n − p o s ] } }

在鸡蛋数目不变,即k确定该不变的条件下,对于d p [ k − 1 ] [ p o s − 1 ] ,随着楼层的总数量n 的增加,这一项的值不变;

而对于d p [ k ] [ n − p o s ] ,随着楼层数量n 的变大,它的值会增加

所以说在前一项不变,后一项增加的状态下,焦点的位置x 会向上走,即x 也是单调递增的(交点向右上方走)。所以说,鸡蛋数量k 不变的情况下,随着n 的增加,dp[k][n] 对应的最优解的坐标x 是单调递增的。这样一来,每个 dp[k][n] 的均摊复杂度为O(1) ==>出自上方博客


class Solution {
public:
    int superEggDrop(int k, int n) {
        int dp[k+2][n+2];
        memset(dp,0,sizeof dp);
        for(int i=1;i<=n;i++) dp[1][i] = i;
        for(int i=2;i<=k;i++) {
            int pos = 1;
            for(int j=1;j<=n;j++) {
                while(pos < j && max(dp[i-1][pos-1],dp[i][j-pos]) > max(dp[i-1][pos],dp[i][j-pos-1])) pos ++;
                dp[i][j] = 1 + max(dp[i-1][pos-1], dp[i][j-pos]);
            }
        }
        return dp[k][n];
    }
};


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