「力扣算法合集」

暴力递归到记忆化搜索到动态规划(双语言(c++和java))

本文是第一章,首先以一个简单题开始

一、爬楼梯

题目介绍:

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

示例 2:
输入:n = 3
输出:3
解释:有三种方法可以爬到楼顶。
4. 1 阶 + 1 阶 + 1 阶
5. 1 阶 + 2 阶
6. 2 阶 + 1 阶
提示:
1 <= n <= 45

二、三个代码如下:

1.暴力递归

c++版本

public:
    int climbStairs(int n) {
        return process(n);
    }
    int process(int n)
    {
        if(n == 1)
        {
            return 1;
        }
        if(n == 2)
        {
            return 2;
        }
        return process(n - 1) + process(n - 2);
    }
java版本

public int climbStairs(int n) {
        return process(n);
    }
    public int process(int n)
    {
        if(n == 1)
        {
            return 1;
        }
        if(n == 2)
        {
            return 2;
        }
        return process(n -1) + process(n - 2);
    }

2.记忆化搜索

c++版本

public:
    int climbStairs(int n) {
        int dp[101];
        for(int i = 0; i < 101; i++)
        {
            dp[i] = -1;
        }
        return process(n, dp);
    }
    int process(int n, int dp[])
    {
        if(n == 1)
        {
            dp[n] = 1;
            return 1;
        }
        if(n == 2)
        {
            dp[n] = 2;
            return 2;
        }
        if(dp[n] != -1)
        {
            return dp[n];
        }
        int ans = process(n - 1, dp) + process(n -2,dp);
        dp[n] = ans;
        return dp[n];
    }

java版本
public int climbStairs(int n) {
        int[] dp = new int[n + 1];
        for(int i = 0; i <= n; i ++)
        {
            dp[i] = -1;
        }
        process1(n, dp);
        return dp[n];
    }
    int process1(int n, int[] dp)
    {
        if(n == 1)
        {
            dp[n] = 1;
            return 1;
        }
        if(n == 2)
        {
            dp[n] = 2;
            return 2;
        }
        if(dp[n] != -1)
        {
            return dp[n];
        }
        int ans = process1(n - 1, dp) + process1(n -2,dp);
        dp[n] = ans;
        return dp[n];
    }

2.动态规划

「力扣算法合集」_第1张图片

c++版本

public:
    int climbStairs(int n) {
        int dp[101];
        dp[0] = 1;
        dp[1] = 1;
        for(int i = 2; i < 46; i++)
        {
            dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
        }
        return dp[n];
    }

java版本
 public int climbStairs(int n) {
       int[] dp = new int[101];
        dp[0] = 1;
        dp[1] = 1;
        for(int i = 2; i < 46; i++)
        {
            dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
        }
        return dp[n];
    }

总结:

在第一种方法,也就是暴力递归方法中,是我们最容易想到的方法。虽然暴力递归的时间复杂度高,但是它是解决动态规划问题的基础,大家做动态递归一定要会暴力解法。
在第二种方法中,也就是记忆化搜索方法中,我们在暴力递归的方法中增加了一张一维状态表(也叫dp表),可以发现,我们在暴力递归中,之所以运行时间慢,是因为我们对之前的答案没有进行复用,导致我们每次算一个n,还得重新重头开始算。

在第三种方法中,也就是动态规划,我们可以由记忆化搜索方法中的状态表推导出公式f(n) = f(n - 1) + f(n - 2);所以动态规划方法迎刃而解。

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