动态规划的核心设计思想是数学归纳法
假如我们想证明一个数学结论:
- 那么先假设这个结论在
k < n
时成立- 想办法推导证明出
k = n
的时候此结论也成立。
是需要一个 dp
数组嘛?
dp[0...i - 1]
都已经被算出来了dp[i]
?dp
数组的含义,即 dp[i]
的值到底代表是什么?Tips
:”子序列“ 和 ”子串“ 区别
子序列问题是最常见的算法问题,而且并不好解决。
一旦涉及子序列和最值,那几乎可以肯定,考察的是动态规划技巧,时间复杂度一般都是 O(n ^ 2)
既然用到动态规划,那就要定义
dp
数组,寻找状态转移关系。
两种思路:
dp
数组:int n = array.length;
int [] dp = new int[n];
for (int i = 1; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < i; ++j) {
dp[i] = 最值(dp[i], dp[j] + ...)
}
}
dp
数组:int n = arr.length;
int [][] dp = new int[n][n];
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) {
if (arr[i] == arr[j])
dp[i][j] = dp[i][j] + ...
else
dp[i][j] = 最值(...)
}
}
LeetCode 300
最长递增子序列给你一个整数数组 nums
,找到其中最长严格递增子序列的长度。
子序列是由数组派生而来的序列,删除(或不删除)数组中的元素而不改变其余元素的顺序。例如,[3,6,2,7] 是数组 [0,3,1,6,2,2,7] 的子序列。
示例 1:
输入:nums = [10,9,2,5,3,7,101,18]
输出:4
解释:最长递增子序列是 [2,3,7,101],因此长度为 4 。
示例 2:
输入:nums = [0,1,0,3,2,3]
输出:4
示例 3:
输入:nums = [7,7,7,7,7,7,7]
输出:1
定义是这样的:dp[i]
表示以 nums[i]
这个数结尾的最长递增子序列的长度。
可以推出 base case:dp[i]
初始值为 1, 因为以 nums[i]
结尾的最长递增子序列起码要包含它自己。
public class LeetCode_300 {
// 方法一:
// Time: o(n^2), Space: o(n), Faster: 27.93%
public int lengthOfLISDP(int [] nums) {
if (nums == null || nums.length == 0) return 0;
int n = nums.length, max = 1;
int [] d = new int[n];
d[0] = 1;
for (int i = 1; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < i; ++j) {
int cur = nums[i] > nums[j] ? d[j] + 1 : 1;
d[i] = Math.max(d[i], cur);
}
max = Math.max(max, d[i]);
}
return max;
}
// 方法二:
// Time: o(n * log(n)), Space: o(n), Faster: 92.62%
public int lengthOfLISBinarySearch(int[] nums) {
if (nums == null || nums.length == 0) return 0;
// 牌堆数初始化为 0
int len = 0;
int [] top = new int[nums.length];
for (int x : nums) {
int left = binarySearchInsertPosition(top, len, x);
// 把这张牌放到牌堆顶,牌堆顶的牌是这个堆最小的
top[left] = x;
// 没找到合适的牌堆,新建一堆
if (left == len) ++len;
}
return len;
}
private int binarySearchInsertPosition(int[] d, int len, int x) {
int low = 0, high = len - 1;
while (low <= high) {
int mid = low + (high - low) / 2;
if (x < d[mid]) high = mid - 1;
else if (x > d[mid]) low = mid + 1;
else return mid;
}
return low;
}
}
LeetCode 53
最大子序和给定一个整数数组 nums
,找到一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。
示例:
输入: [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出: 6
解释: 连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6。
题目解读:以 nums[i]
为结尾的 “最大子数组和” 为 dp[i]
使用数学归纳法来找状态转移关系:假设已经算出了 dp[i - 1]
, 如何推导出 dp[i]
呢?
dp[i]
有两种 “选择”: