Leetcode 关于动态规划(DP)的题解思路


动态规划是算法知识很重要的一个部分,规律性很强但相对复杂,让我们慢慢来感悟。


Best Time to Buy and Sell Stock(121)

题目的要求是只经过一次买卖,达到利益的最大化,操作的对象是个顺序的数组,因此该题目也是对数组进行操作。
首先,本题目满足最优化理论且无后效性,因此该题目就可以使用动态规划进行求解。然后我们发现我们关注的是profit,直白地说我们要找的是数组中不连续的前后两个数的最大差(后-前)。所以在遍历数组的时候要记录price_max, price_min。当遇到now_price大于price_max的时候,我们要更新profit,price_max;当遇到now_price小于price_min的时候,我们要更新price_min,price_max,不需要算profit。遍历结束我们也会得到相应的结果。
具体代码如下:

def maxProfit(self, prices):
    """
    :type prices: List[int]
    :rtype: int
    """
    
    if len(prices) < 2: return 0
    profit, price_max, price_min = 0, prices[0], prices[0]
    
    for now_price in prices[1:]:
        if now_price > price_max:
            price_max = max(price_max, now_price)
            profit = max(profit, (price_max-price_min))
        if now_price < price_min:
            price_min = min(price_min, now_price)
            price_max = price_min
    return profit

House Robber(198)

这是一道非常非常典型的动态规划题目(DP),题目的大概意思就是有一条笔直的街道,每一个house里都有给定的钱数让作为抢匪的我们去拿走,如果在同一晚偷了相邻的两家,那么警察就会抓人了(听起来还蛮有趣)。将题目进行抽象其实就是在一个数组中找一个不相邻的集合,加和的结果最大化。
我们的求解主体方式:当我选定要偷第n栋house的时候,那么我们算上之前偷的,最大值就是nums[n]+max(have_stolen[n-2],have_stolen[n-3])。如果-1,就会报警;如果-4,那么have_stolen[n-2]一定大于等于have_stolen[n-4]的值。代码如下:

def rob(self, nums):
    """
    :type nums: List[int]
    :rtype: int
    """
    rob = [0,0,0]
    for pre_house,money in enumerate(nums): 
        rob.append(money+max(rob[pre_house],rob[pre_house+1]))
    return max(rob[-1],rob[-2])

House Robber(213)

延续上一个题目的思路,我只需要通过两次遍历就可以得到结果,一次是删去最后一家,一次是删去第一家。经过调整后的代码如下:

def rob(self, nums):
    """
    :type nums: List[int]
    :rtype: int
    """
    if len(nums) == 0 : return 0
    if len(nums) == 1 : return nums[0]
    rob1 = [0,0,0]
    result = 0
    for pre_house,money in enumerate(nums[:-1]): 
        rob1.append(money+max(rob1[pre_house],rob1[pre_house+1]))
    rob2 = [0,0,0]
    for pre_house,money in enumerate(nums[1:]): 
        rob2.append(money+max(rob2[pre_house],rob2[pre_house+1]))
    return max(rob1[-1],rob1[-2],rob2[-1],rob2[-2])

Range Sum Query - Immutable(303)

这道题目真的不用强行站队DP,因为过于简单,所以直接上代码(python的自带函数大家一定要慢慢积累使用哟)

def __init__(self, nums):
    """
    initialize your data structure here.
    :type nums: List[int]
    """
    self.origin_nums = nums

def sumRange(self, i, j):
    """
    sum of elements nums[i..j], inclusive.
    :type i: int
    :type j: int
    :rtype: int
    """
    return sum(self.origin_nums[i:j+1])

然而剧情就这么反转了,时间超了什么鬼。。。。所以我们还是用DP把加工过的数据存到数组当中比较好。

def __init__(self, nums):
    """
    initialize your data structure here.
    :type nums: List[int]
    """
    self.nums = nums + [0]
    for i in xrange(len(self.nums)-2, -1, -1): self.nums[i] += self.nums[i+1]
def sumRange(self, i, j):
    """
    sum of elements nums[i..j], inclusive.
    :type i: int
    :type j: int
    :rtype: int
    """
    return self.nums[i] - self.nums[j+1]

在这里我还是要说一下代码并不是很好:首先是我们改动了原数组,然后就是对i和j越界的问题并没有考虑,既然没有报错,那就先放在这里,以后加工(不要相信程序员的“to do list” LoL)


Range Sum Query 2D - Immutable(304)

延续303题目的思路,代码呈现如下:

def __init__(self, matrix):
    """
    initialize your data structure here.
    :type matrix: List[List[int]]
    """
    self.matrix = matrix
    for row in range(len(matrix)):
        self.matrix[row] += [0]
        for col in xrange(len(matrix[0])-2,-1,-1):
            self.matrix[row][col]+=self.matrix[row][col+1]

def sumRegion(self, row1, col1, row2, col2):
    """
    sum of elements matrix[(row1,col1)..(row2,col2)], inclusive.
    :type row1: int
    :type col1: int
    :type row2: int
    :type col2: int
    :rtype: int
    """
    result = 0
    for row in self.matrix[row1:row2+1]: result = result + row[col1] - row[col2+1]
    return result

Counting Bits(338)

题目的大概问题就是求取一个十进制数转化成二进制,会有几个一。要把从0到这个数所有的十进制数都做统计,并在一个数组中显示出来。所以我们就要找规律。

0~0
1~1
2~3 1 2
4~7 1 2 2 3
8~15 1 2 2 3 2 3 3 4

因此,我们不难发现我们以2的N次方为分割单位,例如:4~7,就是将0~3统计的每一个数+1;也就是说,num = 3-->[0,1,1,2],num = 7-->[0,1,1,2]+[1,2,2,3]。思路理清好,我们就会以简短的代码将答案呈现出来:

def countBits(self, num):
    """
    :type num: int
    :rtype: List[int]
    """
    result,count= [0],1
    while num > 0:
        if num >= count: result = result + [x+1 for x in result]
        else:result = result + [x+1 for x in result[:num-count]]
        num -= count
        count*=2
    return result

未完待续。。。。

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