今天是动态规划专题的第5篇, 也是背包问题的第2篇.
所以本文和动态规划专题的1~3弱相关, 和上一篇, 也就是动态规划-4强相关.
相比于昨天的经典背包问题的思路与模板, 今天侧重于如何将其他问题理解为背包问题, 并且如何对具体的情景进行调整.
并且今天的三道题都是广义的"01背包问题", 即"物品只有选择/不选择两种情况".
参考文章:
LeetCode刷题笔记【29】:动态规划专题-1(斐波那契数、爬楼梯、使用最小花费爬楼梯)
LeetCode刷题笔记【30】:动态规划专题-2(不同路径、不同路径 II)
LeetCode刷题笔记【31】:动态规划专题-3(整数拆分、不同的二叉搜索树)
LeetCode刷题笔记【32】:动态规划专题-4(二维背包问题、一维背包问题、分割等和子集)
LeetCode链接:https://leetcode.cn/problems/last-stone-weight-ii/description/
参考昨天最后一题<416. 分割等和子集>, 昨天是要我们选出两组数, 然后让两组数的和相同;
今天是让我们选出一对儿一对儿的石头, 互相碰, 让最后剩下的石头最小; (看似差别较大)
但其实可以转化为:“选出两组石头, 让两组石头互相碰, 从而让剩下的结果最小”
这样一来, 就可以使用和<416. 分割等和子集>一样的思路, 先求sum
, 然后将sum/2
作为bagSize
(target
), 使用背包问题的过程, 从而求得dp[target]
的值, 也就是"面对target
这么大的背包, 我们最多能装多少石头".
唯一需要注意的是, 最后的结果应该是 sum-2*dp[target]
, 因为是求剩下了多少石头
嘛.
class Solution {
public:
int lastStoneWeightII(vector<int>& stones) {
int sum=0;
for(int stone : stones)
sum += stone;
int target = sum/2;
vector<int> dp(target+1);
for(int i=0; i<stones.size(); ++i){
for(int j=target; j>=stones[i]; --j){
dp[j] = max(dp[j], stones[i] + dp[j-stones[i]]);
}
}
return sum - dp[target] - dp[target];
}
};
LeetCode链接:https://leetcode.cn/problems/target-sum/description/
① 回溯遍历穷举(虽然时间复杂度非常高, 但是高低是通过了)
class Solution {
private:
int ans=0;
int curSum=0;
void backtrack(vector<int>& nums, int target, int index){
if(index>=nums.size()){
if(curSum==target)
ans++;
return;
}
curSum += nums[index];
backtrack(nums, target, index+1);
curSum -= nums[index]*2;
backtrack(nums, target, index+1);
curSum += nums[index];
return;
}
public:
int findTargetSumWays(vector<int>& nums, int target) {
backtrack(nums, target, 0);
return ans;
}
};
② 转换为背包问题, 动态规划
既然最后可以得到target
, 那么一定可以将所有数分为left
和right
两组, 有如下关系:
left+right=sum
, left-right=terget
推导得到: left = (sum+target)/2
, 这样一来, 问题就转化为"nums中有多少种数字组合, 可以让和为(sum+target)/2"
class Solution {
public:
int findTargetSumWays(vector<int>& nums, int target) {
int sum=0;
for(int num : nums)
sum += num;
if(abs(target)>sum)
return 0;
if((sum+target)%2==1)
return 0;
int left = (sum+target)/2;
vector<int> dp(left+1, 0);
dp[0] = 1;
for(int i=0; i<nums.size(); ++i){
for(int j=left; j>=nums[i]; --j){
dp[j] += dp[j-nums[i]];
}
}
return dp[left];
}
};
这还有一个问题, 就是关于递推公式为什么是dp[j] += dp[j-nums[i]];
其实写成 dp[j] = dp[j] + dp[j-nums[i]]
更方便理解, 解释起来就是:
① 现在的背包容量是j
② 一方面之前还没有物品i的时候
, 我有dp[i]
种将容量为j
的背包装满的方法(上一行中的内容)
③ 现在有了物品i
, 其重量是nums[i]
, 那么此时的装满背包的方法, 一方面要考虑原有的dp[i]
, 还要考虑装入物品i后, 装满剩余空间的方法数量(dp[j-nums[i]]
)
所以面对容量为j的背包
, 和0~i种物品
, 有dp[j] = dp[j] + dp[j-nums[i]]种装包方法
如果将一维dp数组展开成二维, 展现其更新推导过程, 则如上图所示
还有一个点是关于初始化, 为什么要让dp[0]=1
, 我的理解是对于容量为0
的背包, 你手上一个物品都没有(0
个物品), 那么你就只有1
种方法: 啥都不装. 所以为1.
LeetCode链接:xxx(记得加点击跳转链接)
<代>: 其实还是01背包问题, 但此时背包中有两个bagSize
的维度
递推公式是: dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i-zeroNum][i-oneNum]+1)
其中zeroNum
和oneNum
是当前0和1的数量
class Solution {
public:
int findMaxForm(vector<string>& strs, int m, int n) {
vector<vector<int>> dp(m+1, vector<int>(n+1, 0));
for(string str : strs){
int zeroNum = 0, oneNum = 0;
for(int c : str){
if(c=='0')
zeroNum++;
else
oneNum++;
}
for(int i=m; i>=zeroNum; --i){
for(int j=n; j>=oneNum; --j){
dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i-zeroNum][j-oneNum]+1);
}
}
}
return dp[m][n];
}
};
简单01背包问题 | 分割等和子串 | 最后一块石头的重量 | 目标和 | |
---|---|---|---|---|
问什么问题 | 面对大小为bagSize 的背包和n 件物品, 怎么装收益最大 |
面对大小为sum/2 的背包, 用nums 中的num 作为物品, 能不能将背包装满 |
面对sum/2 的背包, 我用这些石头尽量多装, 剩下的空间最少是多少 |
面对大小为(sum+target)/2 的背包, 我用nums 中的num 作为物品来装满它, 有几种装法? |
背包大小 | bagSize |
target=sum/2 |
target=sum/2 |
left=(sum+target)/2 |
是否要装满 | 不一定 | 需要, 否则返回false |
不一定, 求最少剩下多少空间 | 一定 |
返回结果 | 最大收益dp.back() / dp.(bagSize) |
装满了(dp[target]==target, 则true )/没装满(dp[target]!=target, 则false ) |
sum-2*dp[target] |
dp[left] |
dp数组的含义 | 背包大小j , 有0~i 物品, 最大收益 |
同左, 但weight 和value 都用nums 代替 |
同左左, 但stones 同时担任weight 和value 的作用 |
背包大小j , 有0~i 物品, 装满背包的方法数量 |
递推公式 | dp[j]=max(dp[j], value[i]+dp[j-weight[i]]) | dp[j]=max(dp[j], nums[i]+dp[j-nums[i]]) | dp[j]=max(dp[j], stones[i]+dp[j-stones[i]]) | dp[j] = dp[j]+dp[j-nums[i]] |
trick | 二维换一维, 偷空间复杂度 | sum%2==1 了直接return false |
和左右两边需要检测奇数偶数不同, 虽然这里也有target=sum/2 , 但可以直接用int 性质向下取整 |
sum%2==1 或者 (sum+target)%2==1 了直接return false |
备注 | 遇到其他问题想不出来了, 就往这个经典问题上靠, 甚至别强求一维背包, 画一下二维背包帮助理解 | 类似于右 | value 数组和weight 数组意义重合, 二者的功能被stones 数组同时担任 |
可以看出和前三个几乎不是一卦的, 要注意区分, 以及理解递推公式 |
本文参考:
最后一块石头的重量 II
目标和
一和零