代码随想录算法训练营第二十九天|LeetCode 62. 不同路径、 63. 不同路径 II、 343. 整数拆分

今天是动态规划的第二天!今天稍微加点难度,不仅有涉及二维数组,还有涉及 有难度的思考递推公式的题!

题目链接:62. 不同路径

状态:思路不难,套用模版,直接AC。

在上一篇中,爬楼梯题目中,我学会了当一次可以爬1阶或2阶楼梯时,那么 到达第n层楼梯的方法数 = 到达第n-1层楼梯的方法数 + 到达第n-2层楼梯的方法数。这是因为 可以看成从第n-1阶爬1阶到达 或 从n-2阶爬2阶到达。
相同的道理,到达第[i][j]格时的方法总数 = 到达第[i-1][j]格时的方法总数 + 到达第[i][j-1]格时的方法总数。因为可以看成是 到达第[i-1][j]格时 向右走一格 或 到达第[i][j-1]格时 向下走一格。

动态规划五部曲:

  1. dp[i][j] 表示 到达[i][j]格时的方法总数
  2. 递推公式 上述提过。因此dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]
  3. 初始化。第一行和第一列都要为1。因为只有 横着一直向右/竖着一直向下 这一种方法可以到达第一行/第一列的格子
  4. 遍历。从左向右,从上到下的遍历。这是因为题目的基调就是机器人从左上往右下走,且机器人只能右移或下移
  5. 想测试的话可以打印。
    综上所述,完整代码如下:
class Solution: // Python
    def uniquePaths(self, m: int, n: int) -> int:
        # Create a two-dimensional list to store the number of unique paths
        dp = [[0] * n for _ in range(m)]
        
        #initialization
        for i in range(m):
            dp[i][0] = 1
        for j in range(n):
            dp[0][j] = 1
        
        # Count the number of unique paths to each cell
        for i in range(1,m):
            for j in range(1,n):
                dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]
        
        # Returns the number of unique paths to the bottom right cell
        return dp[m-1][n-1]

复杂度分析:
时间复杂度:O(mn). 初始化是O(m)+O(n), 但是两层for循环遍历每个格子的时候是O(mn)
空间复杂度:O(mn). 用了一个mn的二维列表

题目链接:63. 不同路径 II

状态:核心思路不变,套用模版,直接AC。

本题核心思路不变,只是需要处理一下遇到障碍物的情况。

  1. 如果开头或结尾为障碍物,则从开始走到结果的可能性为0
  2. 如果第一行/第一列有障碍物,则从 第一行的障碍物往右/第一列障碍物往下 都是走不到的地方了,因此这些走不到的地方的初始化为0,走得到的 初始化还是为1
  3. 遍历中遇到中间的障碍物了,直接continue到下一次循环就好

动态规划五部曲同上。三种遇到障碍物的情况分别对应了开头的判断、初始化的处理、以及循环时的处理。
综上所述,完整代码如下:

class Solution: // Python
    def uniquePathsWithObstacles(self, obstacleGrid: List[List[int]]) -> int:
        m = len(obstacleGrid) # Number of grid rows
        n = len(obstacleGrid[0]) # Number of columns in the grid

        # If there is an obstacle at the start or end point, return 0 directly
        if obstacleGrid[0][0] == 1 or obstacleGrid[m-1][n-1] == 1:
            return 0

        # Create a two-dimensional list to store the path number
        dp = [[0] * n for _ in range(m)]

        # initialization
        # When encountering an obstacle, exit the loop directly, and the default value is 0.
        for i in range(m):
            if obstacleGrid[i][0] == 0:
                dp[i][0] = 1
            else:
                break
        
        for j in range(n):
            if obstacleGrid[0][j] == 0:
                dp[0][j] = 1
            else:
                break
        
        # Core logic: Calculate the number of paths to other locations
        for i in range(1,m):
            for j in range(1,n):
                if obstacleGrid[i][j] == 1:
                    continue
                dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]

        return dp[m-1][n-1]

复杂度分析同上。

题目链接:343. 整数拆分

状态:分析好五部曲之后,一次性AC并不难!

动态规划五部曲:

  1. dp[i]。 数字为i时,dp[i]表示拆分数字i所获的最大乘积。
  2. 递推公式。在拆分过程中,有两种情况:一、把i拆分成j与i-j两个数。二、把i-j继续拆分。因此两种情况的乘积结果分别表示为 j * (i-j)、j * dp[i-j]。因此,在遍历过程中取最大值就好,但是别忘了取最大值的时候还要带上dp[i]本身。
  3. 初始化。dp[0]和dp[1]根本没意义,所以不管。dp[2]只有一种拆法且结果为1所以就把dp[2]初始化为1就好了。
  4. 遍历。从小到大遍历,因为后面的值依赖前面的结果。
  5. 想测试的话可以打印。
    综上所述,完整代码如下:
class Solution: // Python
    def integerBreak(self, n: int) -> int:
        dp = [0] * (n + 1)
        dp[2] = 1

        for i in range(3, n + 1):
            for j in range(1, n // 2 + 1):
                dp[i] = max(dp[i], j * (i - j), j * dp[i-j])
        
        return dp[n]

复杂度分析:
时间复杂度:O(n ^ 2). 两层for循环就是n^2了
空间复杂度:O(n). 大小为n+1的数组

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