动态规划|【路径问题】|62.不同路径I

简介: 动态规划|【路径问题】|62.不同路径I

62. 不同路径

题目

62. 不同路径

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 = 3, n = 2

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 -> 向下 -> 向下

2. 向下 -> 向下 -> 向右

3. 向下 -> 向右 -> 向下


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 * 109

题目解析

题目是给出一个m*n的网格,有起点(start)和终点(finish),一个机器人,从起点走向终点,每次只能向下或者向右走到达中终点,并且不能回退,问从起点到终点总共有几个方案。

我们以示例2画出图

算法原理讲解

1.状态表示

       之前说过做题前得先有一个状态表示,而状态表示的确定,是经验+题目要求,根据之前的几个斐波那契额数列模型的题目,可以看出我们一般都是以某个位置为起点,或者以某一个位置为结尾,这道题我们选用常用的那个以某一个位置为结尾,另外这个是一个二维数组,所以我决定以[i,j]位置为结尾,并且题目要求从起点开始到结尾有多少条路径,因此我们将状态表示定义为,从起点到[i,j]位置的路径有dp[i][j]

2.状态转移方程

状态转移方程就是dp[i][j]等于什么,一般都是通过,状态表示来推出的,设一个[i,j]位置,然后根据最近的一步划分问题

最近的一步,因为每次走,只能向右走一步,或者向下走一步,所以最近的位置有两个

a)[i-1,j]位置向下走一步达到[i,j]位置,如果要表示从起点到[i,j]位置的路径方式,先从起点走到[i-1,j]位置,再走一步达到[i,j]位置, 而从起点到[i-1,j]位置的路径方式,有dp[i-1][j],所以这种情况的dp[i][j]=dp[i-1][j];

b)[i,j-1]位置向右走一步达到[i,j]位置,同理a,这种情况下的dp[i][j]=dp[i][j-1]

最终从起点到[i,j]位置的路径的方式dp[i][j]就是这两种情况的相加

dp[i][j]=dp[i-1][j]+dp[i][j-1]

3.初始化

方法1

初始化是为了让填表的时候都不越界,首先我们得考虑填表需要什么呢?因为状态转移方程dp[i][j]=dp[i-1][j]+dp[i][j-1],所以填任何一个值都需要这个值左边的值和这个值上边的值,但是矩阵中

当i=0(第一行)时,没有上边的值,

当j=0(第一列)时,没有左边的值

所以初始化时,要初始化i=0和j=0时的值

根据状态转移方程,边界结点初始化的值应该都为1

方法2(虚拟节点)

接下来来介绍一个虚拟节点的方法,虚拟结点是增加需要的结点,然后给虚拟结点中填上合适的值,就可以将初始化的流程放在填表里面了

现在我们要在这些虚拟结点填值,并且保证虚拟结点里面的值,使后面的值都是正确的

还要注意 下标的映射,加了虚拟结点后,之前的矩阵的下标都 +1了

那虚拟结点应该填什么,才会让边界的值等于一呢,根据状态转移方程,每个格子都是,上面的格子里面的值,加上左边的格子里面的值,所以我们让原本的第一个格子的左边或者上边的值为1,其他全为0就行

4.填表顺序

从上往下,从左往右

5.返回值

如果初始化方法一返回dp[m-1][n-1]

如果初始化是方法二返回dp[m][n]

代码

初始化方法一

int uniquePaths(int m, int n) {
    //创建dp表
    int dp[100][100]={0};
    int i,j;
    //初始化
    for(i=0,j=0;j<n;j++)dp[i][j]=1;
    for(i=0,j=0;i<m;i++)dp[i][j]=1;
    //填表
    for(i=1;i<m;i++)
    {
        for(j=1;j<n;j++)
        {
            dp[i][j]=dp[i-1][j]+dp[i][j-1];
        }
    }
    return dp[m-1][n-1];
    
}

空间复杂度:O(mn)

时间复杂度:O(mn)

初始化方法二

int uniquePaths(int m, int n) {
    //创建dp表
    int dp[101][101]={0};
    int i,j;
    //初始化
    dp[1][0]=1;
    //填表
    for(i=1;i<=m;i++)
    {
        for(j=1;j<=n;j++)
        {
            dp[i][j]=dp[i-1][j]+dp[i][j-1];
        }
    }
    return dp[m][n];
    
}

空间复杂度:O(mn)

时间复杂度:O(mn)

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