leetcode 掷骰子模拟 -- 动态规划,排列组合,减法取模

有一个骰子模拟器会每次投掷的时候生成一个 16 的随机数。
不过我们在使用它时有个约束,就是使得投掷骰子时,连续 掷出数字 i的次数不能超过 rollMax[i]i1 开始编号)。
现在,给你一个整数数组 rollMax 和一个整数 n,请你来计算掷 n 次骰子可得到的不同点数序列的数量。
假如两个序列中至少存在一个元素不同,就认为这两个序列是不同的。由于答案可能很大,所以请返回 模 10^9 + 7 之后的结果。

示例1:

输入:n = 2, rollMax = [1,1,2,2,2,3]
输出:34
解释:我们掷 2 次骰子,如果没有约束的话,共有 6 * 6 = 36 种可能的组合。但是根据 rollMax 数组,数字 1 和 2 最多连续出现一次,所以不会出现序列 (1,1) 和 (2,2)。因此,最终答案是 36-2 = 34。

示例2:

输入:arr = [1,3,5,7], difference = 1
输出:1
解释:最长的等差子序列是任意单个元素。

示例3:

输入:n = 3, rollMax = [1,1,1,2,2,3]
输出:181

提示:

  • 1 <= n <= 5000
  • rollMax.length == 6
  • 1 <= rollMax[i] <= 15

这两次比赛leetcode都以排列组合为背景出动态规划的题。动态规划数组为dp[i][k]i代表总共扔骰子的次数,k代表第i次扔骰子扔到k,即dp[i][k]代表扔i次骰子,并且第i次骰子点数为k的可能序列总数。sumOf(dp[i])为扔i次骰子的所有可能序列数。

考虑特殊的情况。当rollMax[k] > i时,即骰子数k的最大连续次数大于目前扔骰子的次数时,那么第i次扔出骰子数k的可能序列数就直接等于扔i-1次骰子的所有可能序列数了。

再考虑一般情况下dp[i][k]dp[i-1][k]之间的关系,由于数字k连续出现的次数不能大于rollMax[k],也就是说如果要在第i次扔出数字k,则要求当第i-1次也扔出骰子数k时,k的连续次数不大于rollMax[k]-1。换言之,dp[i][k]的总可能序列数等于sumOf(dp[i-1])减去dp[i-1][k]k连续次数正好等于rollMax[k]的序列总数。

如果dp[i-1][k]k连续次数正好等于rollMax[k],则说明从i-1-rollMax[k]+1i-1的部分扔出的骰子数都是k,并且第i-1-rollMax[k]次扔骰子还不能扔到点数k,否则k的连续次数就会大于rollMax[k]了。因此出现的可能序列总数就等于sumOf(dp[i-1-rollMax[k]]) - dp[i-1-rollMax[k]][k] ,即前i-1-rollMax[k]的所有可能序列数,减去第i-1-rollMax[k]次扔出骰子k的可能序列数。

考虑特殊情况rollMax[k] == i-1时,即骰子点数k的最大连续次数恰好等于i-1。那么这种情况下,第i-1次时骰子数k连续出现rollMax[k]次的可能序列只有一种。但是dp[i-1-rollMax[k]] = dp[0]初始化是0,因此这种情况要单独写。

最后的问题就是取模。减法的取模与加法的取模有所不同。在编程时不能写成下面这样:

a=(a%c);
b=(b%c);
ans=( a - b )%c;

因为可能会出现ab小的情况,这样得出来的结果就不对了。
因此需要写成下面👇这样:

a=a%c;
b=b%c;
ans = ( a - b + c ) % c;

c%c的结果是0,因此不会影响。还能保证ans不会是负数。

在分析的时候都是从下标1开始的,写代码时注意下标减一。

class Solution {
public:
    long long int sumOf(long long int arr[]){
        int N = pow(10,9)+7;
        return (arr[0]%N+arr[1]%N+arr[2]%N+arr[3]%N+arr[4]%N+arr[5]%N)%N;
    }
    int dieSimulator(int n, vector<int>& rollMax) {
        int N = pow(10,9)+7;
        long long int dp[5005][6] = {0};
        for(int i=0;i<6;i++){
            dp[1][i] = 1;
        }
        for(int i=2;i<=n;i++){
            for(int j=1;j<=6;j++){
                if(rollMax[j-1]>=i){
                    dp[i][j-1] = sumOf(dp[i-1]);
                }
                else if(rollMax[j-1] < i-1){
                    dp[i][j-1] = ((sumOf(dp[i-1]) - sumOf(dp[i-1-rollMax[j-1]]) + N)%N + dp[i-1-rollMax[j-1]][j-1]%N )%N;
                }
                else{
                    dp[i][j-1] = sumOf(dp[i-1]) - 1;
                }
            }
        }
        return sumOf(dp[n]);
    }
};

题目链接:https://leetcode-cn.com/contest/weekly-contest-158/problems/dice-roll-simulation/

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