【算法模板】动态规划(基础背包篇)—附习题(二)

简介: 【算法模板】动态规划(基础背包篇)—附习题(二)

爬楼梯(进阶)

70. 爬楼梯


题目:


假设你正在爬楼梯。需要 n 阶你才能到达楼顶。


每次你可以爬 1 或 2 个台阶。你有多少种不同的方法可以爬到楼顶呢?


示例1:


输入:n = 2
输出:2
解释:有两种方法可以爬到楼顶。
1. 1 阶 + 1 阶
2. 2 阶


首先本题是一个非常简单的 DP 问题,我们可以使用一维的 DP数组 来进行求解,且很快就能解出来。但是,如果我们把题目给换一个下—— 将爬楼梯的方法改为1、2、3、4…这样这个就是完全背包问题,且就可以把方法当作物品,楼梯阶数当作背包容量,且满足上诉的第三类模块—dp[i]+=dp[i-num] 且这个就是一个外循环target和内循环nums。OK,接下来我们来看代码解析。

代码部分


Java版本:


class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        int[] dp = new int[n + 1];//定义dp数组
        dp[0] = 1;//初始化dp数组,第一个下标值为1
        for (int i = 1; i < n + 1; i++){//外循环target从1开始
            for (int j = 1 ; j < 3 ; j++){//内循环nums
                if (i >= j){//判断如果背包容量大于物品重量则计算共有多少种
                    dp[i] += dp[i - j];
                }
            }
        }
        return dp[n];
    }
}


Python版本:


class Solution:
    def climbStairs(self, n: int) -> int:
        dp = [0] * (n + 1)
        dp[0] = 1
        for i in range(1,n + 1):
            for j in range(1, 3):
                if i >= j :
                    dp[i] += dp[i - j]
        return dp[-1]




组合总和IV

377. 组合总和 Ⅳ


题目:


给你一个由 不同 整数组成的数组 nums ,和一个目标整数 target 。请你从 nums 中找出并返回总和为 target 的元素组合的个数。


题目数据保证答案符合 32 位整数范围。


示例:


输入:nums = [1,2,3], target = 4
输出:7
解释:
所有可能的组合为:
(1, 1, 1, 1)
(1, 1, 2)
(1, 2, 1)
(1, 3)
(2, 1, 1)
(2, 2)
(3, 1)
请注意,顺序不同的序列被视作不同的组合。


思路:


本题一看就是一个 背包问题 ,拿 target当作背包容量,拿nums的元素当作物品。但是这种背包问题是属于上述的那种类型呢?


这个就需要我们仔细去观察了。在题目中我们能通过 组合 这个字眼能知道本题是上述的 组合类型背包 ,所以我们直接套用组合类型的背包模板即可进行一个秒杀。


注意: 和其他背包模板的顺序不同,背包模板的 target 是外循环,且nums 是内循环!!!因为如果两者反过来则会导致一些组合不会被计算上(不要问我怎么知道的5555)。


代码部分


Java版本:


class Solution {
    public int combinationSum4(int[] nums, int target) {
        int n = nums.length;//首先获取nums数组的长度。
        int[] dp = new int[ target + 1];//创建一个压缩的dp数组(如果不太动压缩的dp数组,可以看参考部分)。
        dp[0] = 1;//初始化dp数组。
        for (int i = 1; i < target + 1 ; i++){//让target作为外循环。
            for (int j = 0 ; j < n ; j++){//让nums作为内循环,且这个一定要是正序(不理解可以去看参考部分)
                int c = nums[j];
                if(i >= c){//进行一个判断,如果背包容量是大于这个物品就需要进行一个累加计算。
                dp[i] += dp[i - c];
                }
            }
        }
        return dp[target];//返回最后的值。
    }
}




Python版本:


#道理和Java版本是一样的,这里我就不再过多的赘述了。
class Solution:
    def combinationSum4(self, nums: List[int], target: int) -> int:
        dp = [0 for i in range(target + 1)]
        dp[0] = 1
        for i in range(target + 1):
            for j in nums :
                if (i >= j):
                    dp[i] +=dp[i - j]
        return dp[-1]


和本题相似的一个题:322. 零钱兑换大家可以去练习练习!




最后一块石头2

1049. 最后一块石头的重量 II


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。


来源:力扣(LeetCode)


示例:


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。


本题相比较于其他题,是一个比较难的一种题,而难点就是在怎么把这个题转化为 背包问题 。其实我们能将石头分为 两 部分,拿其中一部分作为减去另外一部分,则最小的绝对值差值就是我们需要得到的结果,所以我们能拿其中的一部分石头作为 背包容量 ,把stones中的元素作为物品价值,则就可以把本问题转化为了 01背包问题。


代码部分:


Java版本:


class Solution {
    public int lastStoneWeightII(int[] s) {
        int Sum = 0;//统计总和
        for (int i = 0; i < s.length ; i ++ ){
            Sum += s[i];
        }
        int t = Sum / 2;//用sum的一半作为背包容量,也就是说在这个背包能获取的最大子是多少。
        int[] dp = new int[t + 1];//创建dp数组。
        for(int S = 0 ; S < s.length ; S ++){//进行nums外循环。
            for (int j = t ; j >= 0 ; j -- ){//因为是01背包所以需要倒序。
                if (j >= s[S]){//判断背包容量是否是大于物品重量。
                    dp[j] = Math.max(dp[j] , dp[j - s[S]] + s[S]);//套用最大值公式。
                }
            }
        }
        return Sum - dp[t] * 2;//减去两倍就相当于最小差值
    }
}



Python版本:


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



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