day43【动态规划】● 1049. 最后一块石头的重量 II ● 494. 目标和 ● 474.一和零

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  • 1049.最后一块石头的重量Ⅱ
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1049.最后一块石头的重量Ⅱ

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  • 代码随想录 | 讲解链接

  • 题意: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。
      
      示例 2:
      输入:stones = [31,26,33,21,40]
      输出:5
    
  • 思路:尽量把石头分成重量相等的两堆石头,返回这两堆石头重量的差就行

  • 动规五部曲

    1. dp数组的含义
      dp[j]:背包容量为j(总重量的一半)所背的最大重量=价值。
    2. 递归公式
      dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - stone[i]] + stone[i])
    3. 初始化
      初始化为0即可
    4. 遍历顺序
      先遍历物品,再遍历背包。背包要倒序遍历。
class Solution {
    public int lastStoneWeightII(int[] stones) {
        //计算stones的重量总和
        int sum = 0;
        for(int s: stones) {
            sum += s;
        }
        int target = sum/2;
        //dp数组的含义:dp[j]表示背包容量为j(总重量的一半)所背的最大重量=价值。
        int[] dp = new int[target + 1];
        //遍历物品,正序遍历
        for(int i = 0; i < stones.length; i++) {
            //遍历背包,倒序遍历
            for(int j = target; j >= stones[i]; j--) {
                dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - stones[i]] + stones[i]);
            }
        }
        //返回两堆石头的重量差
        return Math.abs((sum - dp[target]) - dp[target]);
        //或者直接返回 sum - dp[target] - dp[target]即可,因为target是sum/2,是向下取整,所以dp[target]肯定小的。
    }
}

494. 目标和

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  • 代码随想录 | 讲解链接

  • 题意:给你一个整数数组 nums 和一个整数 target 。

    向数组中的每个整数前添加 ‘+’ 或 ‘-’ ,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
      
      示例 2:
      输入:nums = [1], target = 1
      输出:1
    
  • 思路:

    1. 加法的总和为x,则减法的总和为sum - x;
      那么target = x - (sum - x),即 x = (sum + target) / 2
      问题转化成,装满x,即装满(sum + target)/ 2容量的背包,有几种方法。也就是:装满x,等于
      确定哪些数前面用+号,剩下的自然就用减号了。
    2. 剪枝:如果sum + target为奇数,那么除以二会向下取整,这样肯定凑不出来x,直接return 0;
  • 动规五部曲

    1. dp[j]:含义 :容量为j的背包,有 dp[j] 种方 式:dp[j] = dp[j - nums[i]]

    2. 递推公式:

       例如dp[j],背包容量为5
       1,2,3,4,5都是nums[i];
       已经有一个1的话,则有dp[4]种方法凑成容量为4的背包,总和为dp[5]
       已经有一个2的话,则有dp[3]种方法凑成容量为3的背包,总和为dp[5]
       已经有一个3的话,则有dp[2]种方法凑成容量为2的背包,总和为dp[5]
       已经有一个4的话,则有dp[1]种方法凑成容量为1的背包,总和为dp[5]
       已经有一个5的话,则有dp[0]种方法凑成容量为0的背包,总和为dp[5]
      

      dp[5]是由以上5种情况的总和推导出来的,
      即dp[5] = dp[4] + dp[3] + dp[2] + dp[1] + dp[0]
      对以上递推公式进行抽象的话:
      即dp[j] += dp[j - nums[i]];

    3. dp数组初始化
      dp[0] 初始化为1,因为dp[0]是递推结果的起源,如果初始化为0的话,递推结果都将为0;

      已经有一个5的话,足有dp[0]种方法凑成容量为0的背包,此时容量总和为5,dp[0]种方法初始化为1,则有1种方法。

    4. 确定遍历顺序
      外层循环nums,内层循环背包容量(倒序循环)

    5. 举例推导dp数组
      nums = {1,1,1,1,1}, S = 3;
      bagSize = (S+sum)/2 = 8/2 =4
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class Solution {
    public int findTargetSumWays(int[] nums, int target) {
        //整数和为x,负数和为sum - x;
        //target = x - (sum - x), x = (target + sum) /2
        int sum = 0;
        for(int i = 0; i < nums.length; i++) sum += nums[i];
        int bagSize = (target + sum) /2;

        //剪枝
        if((target + sum) % 2 == 1) return 0;
        //如果target过大,sum将无法满足
        if(target < 0 && sum < -target) return 0;
        if(target > 0 && sum < target) return 0;

        int[] dp = new int[bagSize + 1];
        dp[0] = 1;
        for(int i = 0; i < nums.length; i++) {
            for(int j = bagSize; j >= nums[i]; j--) {
                dp[j] += dp[j - nums[i]];
            }
        }
        return dp[bagSize];
    }
}

474.一和零

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  • 代码随想录 | 讲解链接

  • 题意:给你一个二进制字符串数组 strs 和两个整数 m 和 n 。

    请你找出并返回 strs 的最大子集的大小,该子集中 最多 有 m 个 0 和 n 个 1 。

    如果 x 的所有元素也是 y 的元素,集合 x 是集合 y 的 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 。
      
      示例 2:
      输入:strs = ["10", "0", "1"], m = 1, n = 1
      输出:2
      解释:最大的子集是 {"0", "1"} ,所以答案是 2 。
      
      提示:
      1 <= strs.length <= 600
      1 <= strs[i].length <= 100
      strs[i] 仅由 '0' 和 '1' 组成
      1 <= m, n <= 100  
    
  • 思路:
    数组里的元素就是物品,每个物品为1个。
    m和n相当于一个背包,是两个维度的背包。一个维度是m(装1),一个维度是n(装0)

  • 动规五部曲

    1. dp[i][j] :含义,最多有i个0和j个1的strs的最大子集的大小是dp[i][j]
    2. 递推公式:dp[i][j]可以由前一个strs里的字符串推导,strs里的字符串有zeroNum个0,oneNum个1。
      dp[i][j] 就可以是 dp[i - zeroNum][j - oneNum] + 1;
      在遍历过程中取到dp[i][j]的最大值。
      dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - zeroNum]dp[j - oneNum] + 1)
    3. 数组初始化
      初始为0即可
    4. 遍历顺序
      外层遍历物品,即strs里的字符串
      外层遍历物品,也就是字符串数组里的每一个字符串,最外层的循环
      内层遍历背包,也就是0和1的个数,倒序遍历。这里是两层for循环嵌套。遍历m和n
  • 代码如下

class Solution {
    public int findMaxForm(String[] strs, int m, int n) {
        int[][] dp = new int[m+1][n+1];
        int zeroNum, oneNum;
        for(String s: strs) {
            zeroNum = 0;
            oneNum = 0;
            for(char ch: s.toCharArray()) {
                if(ch == '0') zeroNum++;
                else oneNum++;
            }
            for(int i = m; i >= zeroNum; i--) {
                for(int j = n; j >= oneNum; j--) {
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i][j],dp[i-zeroNum][j-oneNum]+1);
                }
            }
        }
        return dp[m][n];
    }
}

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