day36|(dp)leetcode 1049. 最后一块石头的重量 II , 494. 目标和 , 474.一和零

1049. 最后一块石头的重量 II

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。

怎么撞才能保证最后获得的值最优呢

思路: 和上一题分割等和子集一样,将数组元素分为两个背包,让两个背包的值尽量接近(就按照分成两个等和子集的方法)最后用sum-dp[target]-dp[target]就能得出最优解

class Solution {
public:
    int lastStoneWeightII(vector& stones) {
        vectordp(1501,0);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i=stones[i];j--)//从大到小遍历背包容量,防止重复
            {
                dp[j]=max(dp[j],dp[j-stones[i]]+stones[i]);
            }
        }
        return sum-dp[target]-dp[target];
    }
};

时间复杂度O(m×n)m是石头总重量的一半,n是石头数

空间复杂度是O(m)

//记得回顾一下动态规划一维数组的原理!好久没碰又忘了

01背包面试题:

先实现一个纯二维的01背包:

为什么两个for循环的嵌套顺序这么写?

反过来写行不行?再讲一讲初始化的逻辑。

实现一个一维数组的01背包

一维数组的01背包,两个for循环的顺序反过来写行不行?为什么?

494. 目标和(组合问题)

给你一个非负整数数组 nums 和一个整数 target

向数组中的每个整数前添加 '+''-' ,然后串联起所有整数,可以构造一个 表达式

例如,nums = [2, 1] ,可以在 2 之前添加 '+' ,在 1 之前添加 '-' ,然后串联起来得到表达式 "+2-1"

返回可以通过上述方法构造的、运算结果等于 target 的不同 表达式 的数目。

示例 1:

输入:nums = [1,1,1,1,1], target = 3
输出:5
解释:一共有 5 种方法让最终目标和为 3 。
-1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 3
+1 - 1 + 1 + 1 + 1 = 3
+1 + 1 - 1 + 1 + 1 = 3
+1 + 1 + 1 - 1 + 1 = 3
+1 + 1 + 1 + 1 - 1 = 3

使用动态规划的思路:

假设加法总和为count,数组中所有元素的和是sum,那么减法总和就是sum-count

则target=count-(sum-count),count=(target+sum)/2,右边都是定值,左边由右边确定,问题变成用nums充满容量为count的背包,有几种方法

因为count是整数,所以(target+sum)一定是偶数,如果(target+sum)%2==1说明这个方法不对

除此之外,如果target的绝对值大于sum那么方法也是错误的

动规五部曲:

  1. dp数组的含义:dp[i]代表填满容量为i的背包的方法个数

  2. 确定递推公式:dp[j]=dp[j]+dp[j-nums[i]]

3.dp数组的初始化:

注意:dp[0]=填满容量为0的背包给方法个数

dp[1]=物品0+dp[0] 方法个数由dp[0]决定,因此dp[0]应该初始化为1

dp[2]=物品1+dp[1] 方法个数由dp[1]决定

……

    4. 确定遍历顺序:由于是一维滚动数组,外围循环是物品质量,内层是背包容量从大到小遍历
class Solution {
public:
    int findTargetSumWays(vector& nums, int target) {
        int sum=0;
        for(int i=0;isum)return 0;//没有方案
        if((target+sum)%2==1)return 0;//没有方案
        int bagSize=(target + sum)/2;
        vectordp(bagSize+1,0);
        dp[0]=1;
        for(int i=0;i=nums[i];j--)
            {
                dp[j]+=dp[j-nums[i]];
            }
        }
        return dp[bagSize];
    }
};
时间复杂度:O(n×m)  n为整数个数,m为背包容量
空间复杂度: O(m)

问装满背包有几种方法的问题常会用到dp[j]+=dp[j-nums[i]]

474. 一和零

给你一个二进制字符串数组 strs 和两个整数 mn

请你找出并返回 strs 的最大子集的长度,该子集中 最多m0n1

如果 x 的所有元素也是 y 的元素,集合 x 是集合 y子集

示例 1:

输入:strs = ["10", "0001", "111001", "1", "0"], m = 5, n = 3
输出:4
解释:最多有 5 个 0 和 3 个 1 的最大子集是 {"10","0001","1","0"} ,因此答案是 4 。
其他满足题意但较小的子集包括 {"0001","1"} 和 {"10","1","0"} 。{"111001"} 不满足题意,因为它含 4 个 1 ,大于 n 的值 3 。

问题:这是哪种背包问题?

解答:这不是多重背包问题,而是拥有m和n两个维度的01背包问题

区分多重背包问题和01背包问题:

在 0/1 背包问题中,每个物品只能选择一次,或者放进背包,或者不放进背包。即每种物品的数量只能是 0 或 1。

例子: 假设有一个背包,容量为 5,下面是一些物品:

  • 物品 A:重量 2,价值 3

  • 物品 B:重量 3,价值 4

  • 物品 C:重量 4,价值 5

你需要选择哪些物品放入背包,使得背包的总价值最大,且不超过背包的容量。

在这个问题中,你只能选择每个物品一次,例如:

  • 你可以选择物品 A 和物品 B,背包总重量为 5,总价值为 7。

  • 或者选择物品 C,背包总重量为 4,总价值为 5。

你不能选择物品 A 两次或物品 B 两次。

在多重背包问题中,每个物品的数量可以超过 1。即对于某个物品,你可以选择它多次,只要背包的总重量没有超过最大容量。

例子: 假设有一个背包,容量为 5,下面是一些物品:

  • 物品 A:重量 2,价值 3

  • 物品 B:重量 3,价值 4

  • 物品 C:重量 4,价值 5

但是,这次每个物品的数量限制是:

  • 物品 A 可以选 3 个

  • 物品 B 可以选 2 个

  • 物品 C 可以选 1 个

在多重背包中,你可以选择物品 A 多次放入背包,只要不超过容量。比如:

  • 选择物品 A 两个,总重量 4,总价值 6。

  • 或者选择物品 A 一个和物品 B 一个,总重量 5,总价值 7。

你有更多的选择,甚至可以选多个相同物品。

总结:

  • 0/1 背包:每个物品只能选一次,不能重复选择。

  • 多重背包:每个物品可以选择多次,但有最大数量限制。

本题中的二进制数组中的每个元素都只能放进一次背包,是多维01背包

动规五部曲:

  1. dp[i] [j]含义:最多有i个0和j个1的最大子集的大小

  2. 递推公式:dp[i] [j]=max(dp[i] [j] ,dp[i-zeroSum] [j-oneSum]+1);//为什么要+1,因为dp数组记录的是子集长度,无论新加入的元素是0还是1,长度都要加1

  3. 初始化为0

  4. 确定遍历顺序

    利用一维滚动数组从大往小遍历

class Solution {
public:
    int findMaxForm(vector& strs, int m, int n) {
        vector>dp(m+1,vector(n+1,0));
        for(string str :strs)
        {
             int oneSum = 0,zeroSum = 0;
             for(char c: str)
            {
               if(c=='0')zeroSum++;
               else oneSum++;
            }
        for(int i=m;i>=zeroSum;i--)//从大到小遍历
        {
            for(int j=n;j>=oneSum;j--)
            {
               dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-zeroSum][j-oneSum]+1);
            }
         }
        }
        return dp[m][n];
    }
};

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