【Leetcode刷题Python】1049. 最后一块石头的重量 II

简介: LeetCode 1049题 "最后一块石头的重量 II" 的Python解决方案,通过动态规划算法计算使最后一块石头的重量最小的方案。

1 题目

有一堆石头,用整数数组 stones 表示。其中 stones[i] 表示第 i 块石头的重量。

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:

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。
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 1:

输入:stones = [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。

示例 2:

输入:stones = [31,26,33,21,40]
输出:5

2 解析

题目中的石头磨损,可以理解为,两个数取一正一负。就是通过给数组中元素添加正号和负号,保留最小差值。记石头的总重量为s,负数即 $k_i=-1$时的石头的重量之和为 neg,则其余正数,即$k_i= 1$的石头的重量之和为 s−neg。则有

$$\sum_{i=0}^{n-1} k_i\cdot\textit{stones}_i = (\textit{s}-\textit{neg})-\textit{neg} = \textit{s}-2\cdot\textit{neg}$$

要使最后一块石头的重量尽可能地小,neg 需要在不超过⌊sum/2⌋ 的前提下尽可能地大。因此本问题可以看作是背包容量为 ⌊sum/2⌋,物品重量和价值均为$stones_i$的 0-1 背包问题。

状态:dp数组表示,不超过平均值的重量下,每个重量对应的最大价值的东西,在这里价值同样是重量
状态转移:
$$dp[j] = max(dp[j],d[j-stones[i]]+stones[i])$$

总的重量 - 2×接近平均值重量,就是最小差值

3 python实现

class Solution:
    def lastStoneWeightII(self, stones: List[int]) -> int:
        s  =sum(stones)
        half = s//2
        n = len(stones)
        dp = [0]*(half+1)
        for i in range(n):
            for j in range(half,stones[i]-1,-1):
                dp[j] = max(dp[j],dp[j-stones[i]]+stones[i])
        return s - 2*dp[half]
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