动态规划之----01背包题目解析

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简介: 动态规划之----01背包题目解析

分割等和子串



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题目难易:中等


给定一个只包含正整数的非空数组。是否可以将这个数组分割成两个子集,使得两个子集的元素和相等。


注意: 每个数组中的元素不会超过 100 数组的大小不会超过 200


示例 1:


  • 输入: [1, 5, 11, 5]
  • 输出: true
  • 解释: 数组可以分割成 [1, 5, 5] 和 [11].


示例 2:


  • 输入: [1, 2, 3, 5]
  • 输出: false
  • 解释: 数组不能分割成两个元素和相等的子集.


提示:


  • 1 <= nums.length <= 200
  • 1 <= nums[i] <= 100


思路


对于这种类型的题 我们一上来首先想到的肯定不是动归 ,而使回溯,回溯解决切割问题。但是这道题相对于也是可以使用dp去解决的


这道题 他求解的是是否可以分割成两个相等的子集 ,既然想要相同, 那么想要相同,那sum肯定不能是基数 ,如果是奇数 那么就不可能平分 ,所以我们可以先进行判断 ,排除一些不可能的结果。


动归五部曲


1.确定dp数组 含义 以及下标的含义

首先对比背包问题使用dp的的方法


  • 背包问题 : dp[j] : 表示 背包容量为 j 的背包 所能存放的物品的最大价值是dp[j]


所以说对于本体来讲 ,我们使用的是 数值 那么它的重量 和 价值是相同的


  • 本体dp : dp[j] : 表示 背包容量为 j 的背包 ,所能容纳的最大重量为dp[j]


我们所求的最大重量 : 就是 子集中的元素相加最大


容量 : 给定的数组中的所有元素之和 / 2得到的结果 + 1 就是最大容量‘【加一是因为整除他会向下取整】


容量最大值 : 【注意: 每个数组中的元素不会超过 100 数组的大小不会超过 200】 那么就是 (100 * 200 )/2


2.确定dp公式


我们要求的是dp[j] 也就是容量为 j 的背包的最大重量


那么也就是对于每一个 dp[j] 我们都要比较大小 ,然后返回最大的即可


本题,相当于背包里放入数值,那么物品i的重量是nums[i],其价值也是nums[i]。


dp[j] = Math.max(dp[j] , dp[j - nums[i]] + nums[i])


3.dp的初始化 及大小

对于dp数组而言 , 它的初始化 是根据题意来进行写的, 我们这里就是初始化为 0


dp数组的大小 也就是背包的所能承受的最大重量


容量 : 给定的数组中的所有元素之和 / 2得到的结果 + 1 就是最大容量‘【加一是因为整除他会向下取整】


容量最大值 : 【注意: 每个数组中的元素不会超过 100 数组的大小不会超过 200】 那么就是 (100 * 200 )/2


4.遍历顺序

同样的 和背包问题一样, 我们这里需要两层遍历


第一层遍历数值


第二层遍历背包


// 开始 01背包
for(int i = 0; i < nums.length; i++) {
    for(int j = target; j >= nums[i]; j--) { // 每一个元素一定是不可重复放入,所以从大到小遍历
        dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - nums[i]] + nums[i]);
    }
}


最后


我们不能只简单的实现dp数组 ,根据题目要求 ,我们需要判断 该数组能否完成分割 ,也就是dp数组的最大重量是否等于背包的最大重量


所以需要进行判断


if(dp[target] == target)
    return true;
else
    return false;


整体代码实现


class Solution {
    public boolean canPartition(int[] nums) {
        if(nums == null || nums.length == 0) return false;
        int n = nums.length;
        int sum = 0;
        for(int num : nums) {
            sum += num;
        }
        //总和为奇数,不能平分
        if(sum % 2 != 0) return false;
        int target = sum / 2;
        int[] dp = new int[target + 1];
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            for(int j = target; j >= nums[i]; j--) {
                //物品 i 的重量是 nums[i],其价值也是 nums[i]
                dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j-nums[i]] + nums[i]);
            }
        }
        return dp[target] == target;
    }
}


最后一块石头的重量



题目链接(opens new window)


题目难度:中等


有一堆石头,每块石头的重量都是正整数。


每一回合,从中选出任意两块石头,然后将它们一起粉碎。假设石头的重量分别为 x 和 y,且 x <= y。那么粉碎的可能结果如下:


最后,最多只会剩下一块石头。返回此石头最小的可能重量。如果没有石头剩下,就返回 0。


示例:


  • 输入:[2,7,4,1,8,1]
  • 输出:1


解释:


  • 组合 2 和 4,得到 2,所以数组转化为 [2,7,1,8,1],
  • 组合 7 和 8,得到 1,所以数组转化为 [2,1,1,1],
  • 组合 2 和 1,得到 1,所以数组转化为 [1,1,1],
  • 组合 1 和 1,得到 0,所以数组转化为 [1],这就是最优值。


提示:


  • 1 <= stones.length <= 30
  • 1 <= stones[i] <= 1000


思路


本题的目的是让我们找到碰撞之后 ,重量最小的石头的重量。 同样的 , 我们可以将其换位思考变化为背包问题


关键点:


如果 x == y,那么两块石头都会被完全粉碎;


如果 x != y,那么重量为 x 的石头将会完全粉碎,而重量为 y 的石头新重量为 y-x。


碰撞之后的重量最小的石头 ,那么就相当于 将两个大小相似的石头进行碰撞 ,到最后剩下的 那么一定是重量最小的石头 ,因为我们找的是重量相近的两个石头碰撞


那么问题的关键就是怎么寻找重量相近的石头 ,答案很简单


先对数组进行求和sum ,然后将 sum/ 2 ,得到一个结果target ,那么另一个值就是 (sum - sum/2) —>(sum -target)


那么我们所需要的最小值就一定是 target - (sum - target) 的绝对值 ,为什么取绝对值 ? 因为我们不知道 target 和 sum-target到底哪个大


动归五部曲


1.确定dp数组及其含义

就刚刚我们的思路而言 ,本题的思路 和 实现 上一题 基本上是如出一辙 。


dp[j] 表示 : 容量为 j 的背包 ,放置的物品的最大重量为dp[j]


换位思考到本题即可


2.确定dp数组公式


dp[j] = Math.max(dp[j] , dp[j - nums[i]] + nums[i])


3.dp数组的初始化


这里我们全部初始化为0 即可


大小 :也就是数组中的所有元素之和 / 2得到的结果 + 1 就是最大容量【加一是因为整除他会向下取整】


4.确定遍历顺序


和前面的题一样。 如果使用一维dp数组,物品遍历的for循环放在外层,遍历背包的for循环放在内层,且内层for循环倒序遍历


最后返回


相撞之后剩下的最小石头重量就是 (sum - dp[target]) - dp[target] —> sum - 2 * dp[target]


整体代码实现


class Solution {
    public int lastStoneWeightII(int[] stones) {
        int sum = 0;
        for (int i : stones) {
            sum += i;
        }
        int target = sum >> 1;
        //初始化dp数组
        int[] dp = new int[target + 1];
        for (int i = 0; i < stones.length; i++) {
            //采用倒序
            for (int j = target; j >= stones[i]; j--) {
                //两种情况,要么放,要么不放
                dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - stones[i]] + stones[i]);
            }
        }
        return sum - 2 * dp[target];
    }
}
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