1563-石子游戲Ⅴ-區(qū)間DP問題

題目

分析

題意還是比較好理解的食棕,每次將石子分成兩大堆渗磅,拋棄總和大的那一堆,留下少的一堆并且總分數中加上少的一堆的和按灶,直至只剩下一個石頭症革,游戲結束。而題目給的數據規(guī)模在500鸯旁,那么算法的復雜度要在O(n2)以內噪矛。
首先考慮一下暴力解法。當石子大于一塊時铺罢,遍歷每一個可能的分割位置艇挨,分別計算兩邊的和,留下少的一堆并在答案中加上少的那堆的和韭赘,比較所有的可能雷袋,找到最大的分數,其中計算部分和可以使用前綴和數組預處理來減少時間復雜度。而在暴力解法中楷怒,會出現很多區(qū)間重復計算的問題蛋勺,動態(tài)規(guī)劃顯然是一個好的處理方式。

區(qū)間動態(tài)規(guī)劃

狀態(tài)定義

由于是區(qū)間上的動態(tài)規(guī)劃問題鸠删,定義時抱完,可以使用二維數組dp[i][j],枚舉所有區(qū)間刃泡,也就是 i 表示區(qū)間頭巧娱,j 表示區(qū)間尾,根據題意烘贴,可以想到dp數組的定義:dp[i][j]表示在區(qū)間(i, j)上禁添,Alice能獲得的最大分數,由此可以得到基礎狀態(tài):

  • 對于長度為一的區(qū)間桨踪,只剩一塊石子老翘,游戲結束,即dp[i][i] = 0
狀態(tài)轉移

由于要找到所有的分割方法中的最優(yōu)方法锻离,所以狀態(tài)轉移時肯定需要遍歷每個分割位置取最大值铺峭。然后對于每個分割位置,根據題意汽纠,取和小的那一堆卫键,然后對小的那堆繼續(xù)分割,小的那一堆也就相當于sum[j] - sum[i]虱朵,而小的那堆繼續(xù)分割的值在之前已經計算過莉炉,為dp[i][j],所以可以得到:

    if (sum[k + 1] - sum[i] > sum[j + 1] - sum[k + 1]) {
        dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], sum[j + 1] - sum[k + 1] + dp[k + 1][j]);
    } else if (sum[k + 1] - sum[i] < sum[j + 1] - sum[k + 1]) {
        dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], sum[k + 1] - sum[i] + dp[i][k]);
    }

這里的 i 表示區(qū)間頭碴犬,j 表示區(qū)間尾呢袱,k 表示分割位置,sum 表示前綴和數組翅敌,下標要慎重考慮。
除了這樣兩種情況惕蹄,還有兩堆相等的情況蚯涮,兩堆相等并不能給出明確的選擇給出哪個更好,所以應該計算左堆和右堆卖陵,取其中的最大值:

    dp[i][j] = Math.max(dp[i][j],
               Math.max(sum[j + 1] - sum[k + 1] + dp[k + 1][j], sum[k + 1] - sum[i] + dp[i][k]));

這里每次取dp[i][j]和另一個值比較是為了遍歷分割位置 k 時取到所以結果中的最大值遭顶。

完整代碼

有了狀態(tài)定義、初始狀態(tài)及狀態(tài)轉移泪蔫,就可以寫出DP代碼了棒旗,通常情況的區(qū)間DP問題采用先循環(huán)遍歷區(qū)間長度,再循環(huán)遍歷區(qū)間頭來遍歷所有可能并且保證后邊用到的值在先前已經得到。

class Solution {
    private int[][] dp;

    public int stoneGameV(int[] a) {
        int n = a.length;
        // 前綴和
        int[] sum = new int[a.length + 1];
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            sum[i + 1] = sum[i] + a[i];
        }

        dp = new int[n][n];

        for (int len = 2; len <= n; len++) {
            for (int i = 0; i + len - 1 < n; i++) {
                int j = i + len - 1;
                for (int k = i; k < j; k++) {
                    if (sum[k + 1] - sum[i] > sum[j + 1] - sum[k + 1]) {
                        dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], sum[j + 1] - sum[k + 1] + dp[k + 1][j]);
                    } else if (sum[k + 1] - sum[i] < sum[j + 1] - sum[k + 1]) {
                        dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], sum[k + 1] - sum[i] + dp[i][k]);
                    } else {
                        dp[i][j] = Math.max(dp[i][j],
                                Math.max(sum[j + 1] - sum[k + 1] + dp[k + 1][j], sum[k + 1] - sum[i] + dp[i][k]));
                    }
                }
            }
        }
        return dp[0][n - 1];
    }
}

用時在500ms左右铣揉,也可以采用記憶化遞歸來處理饶深,時間可以達到70ms左右,這里我也不太懂原因是什么逛拱,理論上循環(huán)計算要比遞歸調用用時短一些敌厘,可力扣上好多這樣的題都是記憶化遞歸快,不是很懂他運行的機制朽合,改寫成遞歸還是比較簡單的俱两,只要把k部分的循環(huán)寫到遞歸里即可,我這里就不在給出代碼了曹步。

總結

DP問題可真是老大難宪彩,各種各樣的形式,思想差不多但是方法不同的解法讲婚,dp數組的定義尿孔,沒有一樣很容易掌握,但還是需要去學習啊磺樱。區(qū)間DP也是一個比較常見的DP問題類型纳猫,一點點努力,一點點進步~
文章如果有不正確的地方還請指出竹捉,感恩相遇~~

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