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代码随想录算法训练营第三十六天

LeetCode.1049 最后一块石头的重量 II

题目链接 最后一块石头的重量II

题解

class Solution {
public int lastStoneWeightII(int[] stones) {
int len = stones.length;
int sum = 0;
for(int i = 0;i<len;i++) sum += stones[i];
int target = sum / 2;
int[] dp = new int[target + 1];
for(int i = 0;i<len;i++){
for(int j = target;j>=stones[i];j–){
dp[j] = Math.max(dp[j],dp[j-stones[i]] + stones[i]);
}
}
int max_value = dp[target];
return sum – max_value * 2;
}
}

解题思路

这段代码解决的是 "最后一块石头的重量 II" 问题,这是一个典型的动态规划问题,本质上可以转化为 0-1 背包问题。

算法思路解析:

  • 问题转化:将石头分成两堆,使两堆的重量尽可能接近总和的一半。这样两堆石头碰撞后剩下的重量就是最小可能值。
  • 动态规划思路:
    • 计算所有石头的总重量 sum
    • 目标是找到总和不超过 sum/2 的最大子集和
    • 使用 0-1 背包的动态规划方法求解这个最大子集和
  • 代码解释:

    • sum:计算所有石头的总重量
    • target:总重量的一半,作为背包的最大容量
    • dp[j]:表示容量为 j 的背包能装下的最大石头重量
    • 内层循环采用倒序遍历j,是为了避免同一石头被多次使用(0-1 背包特性)
    • 最终结果sum – max_value * 2表示两堆石头碰撞后剩余的最小重量

    LeetCode.494 目标和

    题目链接 目标和

    题解

    class Solution {
    public int findTargetSumWays(int[] nums, int target) {
    int sum = 0;
    int len = nums.length;
    for(int i = 0;i<len;i++) sum += nums[i];
    if ((target + sum) % 2 == 1) return 0;
    if (Math.abs(target) > sum) return 0;
    int n = (sum + target) / 2;
    // 能凑成i容量的dp[i]种方法
    int[] dp = new int[n+1];
    dp[0] = 1;
    for(int i = 0;i<len;i++){
    for(int j = n;j>=nums[i];j–){
    dp[j] += dp[j – nums[i]];
    }
    }
    return dp[n];
    }
    }

    解题思路

    这段代码解决的是 "目标和" 问题,即通过给数组中的每个数字添加 "+" 或 "-",使得它们的和等于目标值 target,计算有多少种不同的方法。

    算法思路解析:

  • 问题转化:假设数组中添加 "+" 的元素和为sumA,添加 "-" 的元素和为sumB,则有:

    • sumA – sumB = target
    • sumA + sumB = sum(数组总和) 两式相加可得 2*sumA = target + sum,即 sumA = (target + sum) / 2
  • 关键判断:

    • 如果(target + sum)是奇数,无法整除,直接返回 0
    • 如果target的绝对值大于总和sum,也返回 0
  • 动态规划思路:

    • 问题转化为:从数组中选取若干元素,使其和等于sumA,计算有多少种选法
    • 这是一个典型的 "子集和计数" 问题,可用 0-1 背包的动态规划方法解决
  • 代码解释:

    • sum:计算数组所有元素的总和
    • n:即上述的sumA,表示需要凑出的目标和
    • dp[i]:表示能凑成和为 i 的方法总数
    • 初始化dp[0] = 1:表示凑成和为 0 的方法有 1 种(什么都不选)
    • 内层循环倒序遍历,避免同一元素被重复使用
    • 最终结果dp[n]就是能凑成目标和的方法总数

    LeetCode.474 一和零

    题目链接 一和零

    题解

    class Solution {
    public int findMaxForm(String[] strs, int m, int n) {
    int[][][] dpArr = new int[strs.length][m + 1][n + 1];

    int zeroNum = 0;
    int oneNum = 0;
    for (char c : strs[0].toCharArray()) {
    if (c == '0') {
    zeroNum++;
    } else {
    oneNum++;
    }
    }
    for (int j = zeroNum; j <= m; j++) {
    for (int k = oneNum; k <= n; k++) {
    dpArr[0][j][k] = 1;
    }
    }
    for (int i = 1; i < strs.length; i++) {
    zeroNum = 0;
    oneNum = 0;
    for (char c : strs[i].toCharArray()) {
    if (c == '0') {
    zeroNum++;
    } else {
    oneNum++;
    }
    }
    for (int j = 0; j <= m; j++) {
    for (int k = 0; k <= n; k++) {
    if (j >= zeroNum && k >= oneNum) {
    dpArr[i][j][k] = Math.max(dpArr[i – 1][j][k], dpArr[i – 1][j – zeroNum][k – oneNum] + 1);
    } else {
    dpArr[i][j][k] = dpArr[i – 1][j][k];
    }
    }
    }
    }
    return dpArr[dpArr.length – 1][m][n];
    }
    }

    解题思路

    这段代码解决的是 "一和零" 问题,即在给定 0 和 1 的最大数量限制 (m 和 n) 的情况下,从字符串数组中选出最多数量的字符串,使这些字符串中包含的 0 总数不超过 m,1 总数不超过 n。

    算法思路解析:

    这是一个典型的二维 0-1 背包问题:

    • 每个字符串可以看作一个物品
    • 每个物品有两个 "重量" 属性:0 的数量和 1 的数量
    • 背包的两个容量限制分别是 m (0 的最大数量) 和 n (1 的最大数量)
    • 目标是选择最多数量的物品 (字符串) 而不超过背包容量

    代码解释:

  • 三维 DP 数组定义:dpArr[i][j][k]表示在前 i 个字符串中,使用不超过 j 个 0 和 k 个 1 时能选取的最大字符串数量

  • 初始化处理:

    • 计算第一个字符串中 0 和 1 的数量
    • 对于能容纳第一个字符串的所有 (j,k) 组合,初始化为 1 (表示选择第一个字符串)
  • 状态转移:

    • 对每个字符串,先计算其包含的 0 和 1 的数量
    • 对每种可能的 0 和 1 的数量限制 (j,k):
      • 如果当前字符串可以被容纳 (j>= 0 的数量且 k >= 1 的数量),则取 "不选当前字符串" 和 "选当前字符串" 两种情况的最大值
      • 否则,只能继承不选当前字符串的结果
  • 最终结果:dpArr[strs.length – 1][m][n]表示考虑所有字符串后,在 m 和 n 限制下能选取的最大字符串数量

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