LeetCode 動(dòng)態(tài)規(guī)劃 題目分類匯總

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62. Unique Paths

A robot is located at the top-left corner of a m x n grid (marked 'Start' in the diagram below).

The robot can only move either down or right at any point in time. The robot is trying to reach the bottom-right corner of the grid (marked 'Finish' in the diagram below).

How many possible unique paths are there?

Above is a 3 x 7 grid. How many possible unique paths are there?

Note: m and n will be at most 100.

思路

定義一個(gè) m * n 的矩陣 dp,其中dp[m-1][n-1]代表從出發(fā)點(diǎn)(0, 0)→點(diǎn)(m, n)的路徑個(gè)數(shù)。

  • dp[i][0] = 1 (i∈[0, m))
  • dp[0][j] = 1 (j∈[0, n))
  • dp[m][n] = dp[m][n-1] + dp[m-1][n] (m > 0, n > 0)

優(yōu)化

  1. 在使用遞歸計(jì)算時(shí)虽填,如果dp[m][n]計(jì)算過(guò)丁恭,就應(yīng)該直接取出結(jié)果,而不是再次計(jì)算斋日。實(shí)際中牲览,可以將dp二維數(shù)組的初始值設(shè)置為-1,如果遞歸過(guò)程中恶守,dp[m][n]!=-1第献,則表示計(jì)算過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的路徑個(gè)數(shù),直接返回結(jié)果兔港。
  2. 既然每一行庸毫,計(jì)算一次就沒(méi)有用了,那么是否可以將空間復(fù)雜度降低衫樊?定義dp[m][n]的空間復(fù)雜度是m * n飒赃,如果只定義一個(gè)dp[m],則可以將空間復(fù)雜度降低至m科侈。

代碼

利用遞歸载佳,空間復(fù)雜度m * n

public class Solution {
    
    public int robot(int m, int n, int[][] dp) {
        if(m == 0 || n == 0) {
            return 1;
        }
        
        if(dp[m][n] != -1) {
            return dp[m][n];
        }
        
        dp[m][n] = robot(m - 1, n, dp) + robot(m, n - 1, dp);
        return dp[m][n];
    }
    
    public int uniquePaths(int m, int n) {
        int[][] dp = new int[m][n];
        for(int i = 0; i < m; i++) {
            for(int j = 0; j < n; j++) {
                dp[i][j] = -1;
            }
        }
        return robot(m - 1, n - 1, dp);
    }
}

迭代,空間復(fù)雜度m * n

public int uniquePaths(int m, int n) {
    int[][] grid = new int[m][n];
    for(int i = 0; i<m; i++){
        for(int j = 0; j<n; j++){
            if(i==0||j==0)
                grid[i][j] = 1;
            else
                grid[i][j] = grid[i][j-1] + grid[i-1][j];
        }
    }
    return grid[m-1][n-1];
}

進(jìn)一步優(yōu)化兑徘,空間復(fù)雜度m

public class Solution {
    public int uniquePaths(int m, int n) {
        int[] dp = new int[n];
        for(int i = 0; i < m; i++) {
            for(int j = 0; j < n; j++) {
                if(i == 0 || j == 0)
                    dp[j] = 1;
                else if(j > 0)
                    dp[j] += dp[j - 1];
            }
        }
        return dp[n - 1];
    }
}

63. Unique Paths II

Follow up for "Unique Paths":

Now consider if some obstacles are added to the grids. How many unique paths would there be?

An obstacle and empty space is marked as 1 and 0 respectively in the grid.

For example,
There is one obstacle in the middle of a 3x3 grid as illustrated below.

[
  [0,0,0],
  [0,1,0],
  [0,0,0]
]

The total number of unique paths is 2.

Note: m and n will be at most 100.

思路

和上一題很像刚盈,只不過(guò)增加了一個(gè)限制條件:有些點(diǎn)可能不能走。不能走的點(diǎn)挂脑,dp變成0就好了藕漱。

代碼

public class Solution {
    
    public int uniquePathsWithObstacles(int[][] obstacleGrid) {
        int width = obstacleGrid[0].length;
        int[] dp = new int[width];
        dp[0] = 1;
        for(int[] row : obstacleGrid) {
            for(int j = 0; j < width; j++) {
                if(row[j] == 1) 
                    dp[j] = 0;
                else if(j > 0) 
                    dp[j] += dp[j - 1];
            }
        }
        return dp[width - 1];
    }
}

64. Minimum Path Sum

Given a m x n grid filled with non-negative numbers, find a path from top left to bottom right which minimizes the sum of all numbers along its path.

Note: You can only move either down or right at any point in time.

思路

定義一個(gè)二維數(shù)組sum[m][n],表示從(0, 0)到(m - 1, n - 1)的最小的和崭闲。所以可以得出公式:

  • sum[0][n] = grid[0][0] + grid[0][4] ... + grid[0][n]
  • sum[m][0] = grid[0][0] + grid[1][0] ... + grid[m][0]
  • sum[m][n] = min(sum[m - 1][n], sum[m][n - 1]) + grid[m][n]

sum[m - 1][n - 1] 即為最終結(jié)果肋联。

代碼

public class Solution {
    public int minPathSum(int[][] grid) {
        int m = grid.length;
        int n = grid[0].length;
        int[][] sum = new int[m][n];
        sum[0][0] = grid[0][0];
        for(int i = 1; i < m; i++) {
            sum[i][0] += sum[i - 1][0] + grid[i][0];
        }
        for(int j = 1; j < n; j++) {
            sum[0][j] += sum[0][j - 1] + grid[0][j];
        }
        for(int i = 1; i < m; i++) {
            for(int j = 1; j < n; j++) {
                sum[i][j] += Math.min(sum[i - 1][j], sum[i][j - 1]) + grid[i][j];
            }
        }
        return sum[m - 1][n - 1];
    }
}

53. Maximum Subarray

Find the contiguous subarray within an array (containing at least one number) which has the largest sum.

For example, given the array [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4],
the contiguous subarray [4,-1,2,1] has the largest sum = 6.

思路

設(shè)數(shù)組sum[i],其中sum[i]表示包括nums[i]的刁俭,nums數(shù)組從0~i的最大連續(xù)和橄仍。

  • sum[i] = max(nums[i], sum[i - 1] + nums[i])
  • max = max(sum[i], max)

以題干中的數(shù)組[-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]為例,sum數(shù)組為:

[-2, 1, -2, 4, 3, 5, 6, 1, 5]
  • 當(dāng)i=0時(shí)牍戚,sum[0] = -2
  • 當(dāng)i=1時(shí)侮繁,sum1 = max(nums1, sum[0] + nums1) = max(1, -2 + 1) = 1
  • ……

優(yōu)化

sum[i]中的每一個(gè)數(shù),都只會(huì)用到一次如孝。所以可以將sum[i]數(shù)組宪哩,變成1個(gè)變量sum即可,sum的含義與sum[i]相同第晰。

代碼

public class Solution {
    public int maxSubArray(int[] nums) {
        if(nums.length == 0) return 0;
        int sum = nums[0], max = nums[0];
        for(int i = 1; i < nums.length; i++) {
            sum = Math.max(nums[i], sum + nums[i]);
            max = Math.max(sum, max);
        }
        return max;
    }
}

總結(jié)

對(duì)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的題目锁孟,最重要的一步就是寫(xiě)明遞推公式初始公式彬祖,緩存計(jì)算的中間結(jié)果,以獲取效率品抽。

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