力扣打卡day20

198. 打家劫舍

1.确定dp数组(dp table)以及下标的含义

dp[i]:考虑下标i(包括i)以内的房屋,最多可以偷窃的金额为dp[i]。

2.确定递推公式

决定dp[i]的因素就是第i房间偷还是不偷。

如果偷第i房间,那么dp[i] = dp[i - 2] + nums[i] ,即:第i-1房一定是不考虑的,找出 下标i-2(包括i-2)以内的房屋,最多可以偷窃的金额为dp[i-2] 加上第i房间偷到的钱。

如果不偷第i房间,那么dp[i] = dp[i - 1],即考虑i-1房,(注意这里是考虑,并不是一定要偷i-1房,这是很多同学容易混淆的点)

然后dp[i]取最大值,即dp[i] = max(dp[i - 2] + nums[i], dp[i - 1]);

3.dp数组如何初始化

从递推公式dp[i] = max(dp[i - 2] + nums[i], dp[i - 1]);可以看出,递推公式的基础就是dp[0] 和 dp[1]
从dp[i]的定义上来讲,dp[0] 一定是 nums[0],dp[1]就是nums[0]和nums[1]的最大值即:dp[1] = max(nums[0], nums[1]);

4.确定遍历顺序

从前往后遍历,从2开始

class Solution {
    public int rob(int[] nums) {
        int[] dp=new int[nums.length];
        if(nums==null) return 0;
        if(nums.length==1) return nums[0];
        dp[0]=nums[0];
        dp[1]=Math.max(nums[0],nums[1]);
        for(int i=2;i<nums.length;i++){
            dp[i]=Math.max(dp[i-2]+nums[i],dp[i-1]);
        }
        return dp[nums.length-1];
    }
}

213. 打家劫舍 II

本题与上一题的区别是本题是成环的
对于一个数组,成环的话主要有如下三种情况:
情况一:考虑不包含首尾元素
情况二:考虑包含首元素,不包含尾元素
情况三:考虑包含尾元素,不包含首元素
情况二 和 情况三 都包含了情况一了,所以只考虑情况二和情况三就可以了。

class Solution {
    public int rob(int[] nums) {
        if(nums.length==0) return 0;
        if(nums.length==1) return nums[0];
        int res1=robRange(nums,0,nums.length-2);
        int res2=robRange(nums,1,nums.length-1);
        return Math.max(res1,res2);
    }
    int robRange(int[] nums,int start,int end){
        int[] dp=new int[nums.length];
        if(start==end) return nums[start];
        dp[start]=nums[start];
        dp[start+1]=Math.max(nums[start],nums[start+1]);
        for(int i=start+2;i<nums.length;i++){
            dp[i]=Math.max(dp[i-2]+nums[i],dp[i-1]);
        }
        return dp[end];
    }
}

337. 打家劫舍 III

本题一定是要后序遍历,因为通过递归函数的返回值来做下一步计算。关键要讨论当前节点将还是不抢,
如果抢了当前节点,两个孩子就不能动,如果没抢当前节点,就可以考虑抢左右孩子(注意这里说的是“考虑”)
方法一:暴力递归
由于正常的暴力递归计算了root的四个孙子(左右孩子的孩子)为头结点的子树的情况,又计算了root的左右孩子为头结点的子树的情况,计算左右孩子的时候其实又把孙子计算了一遍。所以使用一个map把计算过的结果保存起来,这样如果计算过孙子了,那么计算孩子的时候可以复用孙子节点的结果。

Class Solution {
public:
    unordered_map<TreeNode* , int> umap; // 记录计算过的结果
    int rob(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return 0;
        if (root->left == NULL && root->right == NULL) return root->val;
        if (umap[root]) return umap[root]; // 如果umap里已经有记录则直接返回
        // 偷父节点
        int val1 = root->val;
        if (root->left) val1 += rob(root->left->left) + rob(root->left->right); // 跳过root->left
        if (root->right) val1 += rob(root->right->left) + rob(root->right->right); // 跳过root->right
        // 不偷父节点
        int val2 = rob(root->left) + rob(root->right); // 考虑root的左右孩子
        umap[root] = max(val1, val2); // umap记录一下结果
        return max(val1, val2);
    }
};

方法二:动态规划
使用动态规划方法用状态转移容器记录状态的变化,使用一个长度为2的二维数组,记录当前节点偷与不偷所得到的最大金钱。因为在书上进行状态转移所以将递归三部曲和递归五部曲融合
确定递归函数的参数和返回值
返回值是一个长度为2的数组,也就是dp数组
dp数组(dp table)以及下标的含义:下标为0记录不偷该节点所得到的的最大金钱,下标为1记录偷该节点所得到的的最大金钱。
2.确定终止条件

在遍历的过程中,如果遇到空节点的话,很明显,无论偷还是不偷都是0,所以就返回,这也相当于dp数组的初始化
3.确定遍历顺序

首先明确的是使用后序遍历。 因为通过递归函数的返回值来做下一步计算。

通过递归左节点,得到左节点偷与不偷的金钱。

通过递归右节点,得到右节点偷与不偷的金钱。

4.确定单层递归的逻辑

如果是偷当前节点,那么左右孩子就不能偷,val1 = cur->val + left[0] + right[0];

如果不偷当前节点,那么左右孩子就可以偷,至于到底偷不偷一定是选一个最大的,所以:val2 = max(left[0], left[1]) + max(right[0], right[1]);

最后当前节点的状态就是{val2, val1}; 即:{不偷当前节点得到的最大金钱,偷当前节点得到的最大金钱}

最后头结点就是 取下标0 和 下标1的最大值就是偷得的最大金钱。

class Solution {
    public int rob(TreeNode root) {
        int[] res=robTree(root);
        return Math.max(res[0],res[1]);
    }
    int[] robTree(TreeNode root){
        //长度为2的数组,0:不偷,1:偷
        int[] res=new int [2];
        if(root==null){
            return res;
        }
        //后序遍历
        int[] left=robTree(root.left);
        int[] right=robTree(root.right);
        //单层递归逻辑
        res[0]=Math.max(left[0],left[1])+Math.max(right[0],right[1]);
        res[1]=root.val+left[0]+right[0];
        return res;

    }
}

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