代码随想录算法训练营

代码随想录算法训练营Day40 动态规划| 343. 整数拆分 96.不同的二叉搜索树

343. 整数拆分

题目链接:343. 整数拆分

给定一个正整数 n,将其拆分为至少两个正整数的和,并使这些整数的乘积最大化。 返回你可以获得的最大乘积。

示例 1:

  • 输入: 2
  • 输出: 1
  • 解释: 2 = 1 + 1, 1 × 1 = 1。

总体思路

动态规划5部曲:

  1. 确定dp数组及下标的含义

    dp[i]:分拆数字i,可以得到的最大乘积为dp[i]。

    dp[i] 贯彻整个解题过程
  2. 确定递推公式

    dp[i]最大乘积是怎么得到的呢?

    其实可以从1遍历j,然后有两种渠道得到dp[i].

    一个是j * (i - j) 直接相乘。

    一个是j * dp[i - j],相当于是拆分(i - j),对这个拆分不理解的话,可以回想dp数组的定义。

    j是从1开始遍历,拆分j的情况,在遍历j的过程中其实都计算过了。那么从1遍历j,比较(i - j) * j和dp[i - j] * j 取最大的。递推公式:dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));

    也可以这么理解,j * (i - j) 是单纯的把整数拆分为两个数相乘,而j * dp[i - j]是拆分成两个以及两个以上的个数相乘。

    如果定义dp[i - j] * dp[j] 也是默认将一个数强制拆成4份以及4份以上了。

    所以递推公式:dp[i] = max({dp[i], (i - j) * j, dp[i - j] * j});

    那么在取最大值的时候,为什么还要比较dp[i]呢?

    因为在递推公式推导的过程中,每次计算dp[i],取最大的而已。
  3. dp数组的初始化

    严格从dp[i]的定义来说,dp[0] dp[1] 就不应该初始化,也就是没有意义的数值。

    拆分0和拆分1的最大乘积是多少?

    这是无解的。

    这里我只初始化dp[2] = 1,从dp[i]的定义来说,拆分数字2,得到的最大乘积是1,这个没有任何异议
  4. 确定遍历顺序

    确定遍历顺序,先来看看递归公式:dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));

    dp[i] 是依靠 dp[i - j]的状态,所以遍历i一定是从前向后遍历,先有dp[i - j]再有dp[i]。
for (int i = 3; i <= n ; i++) {
for (int j = 1; j < i - 1; j++) {
dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));
}
}

枚举j的时候,是从1开始的。从0开始的话,那么让拆分一个数拆个0,求最大乘积就没有意义了。

j的结束条件是 j < i - 1 ,其实 j < i 也是可以的,不过可以节省一步,例如让j = i - 1,的话,其实在 j = 1的时候,这一步就已经拆出来了,重复计算,所以 j < i - 1

至于 i是从3开始,这样dp[i - j]就是dp[2]正好可以通过我们初始化的数值求出来。

优化后为:

for (int i = 3; i <= n ; i++) {
for (int j = 1; j <= i / 2; j++) {
dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));
}
}
  1. 举例推导dp数组

    当n为10 的时候,dp数组里的数值,如下:

class Solution {
public:
int integerBreak(int n) {
vector<int> dp(n + 1);
dp[2] = 1;
for (int i = 3; i <= n ; i++) {
for (int j = 1; j <= i / 2; j++) {
dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));
}
}
return dp[n];
}
};

96.不同的二叉搜索树

题目链接:96.不同的二叉搜索树

给定一个整数 n,求以 1 ... n 为节点组成的二叉搜索树有多少种?

示例:

总体思路

本题要求查找全部二叉树的种类,首先要知道节点一共有几种排列:





dp[3],就是 元素1为头结点搜索树的数量 + 元素2为头结点搜索树的数量 + 元素3为头结点搜索树的数量



动态五部曲:

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标dp[i]的含义

    dp[i]1到i为节点组成的二叉搜索树的个数为dp[i]
  2. 确定递推公式

     dp[i] += dp[以j为头结点左子树节点数量] * dp[以j为头结点右子树节点数量]

    j相当于是头结点的元素,从1遍历到i为止。

    所以递推公式:dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j]; ,j-1 为j为头结点左子树节点数量,i-j 为以j为头结点右子树节点数量
  3. dp数组的初始化

    只需要初始化dp[0]就可以了,推导的基础,都是dp[0]。

    那么dp[0]应该是多少呢?

    从定义上来讲,空节点也是一棵二叉树,也是一棵二叉搜索树,这是可以说得通的。

    从递归公式上来讲,dp[以j为头结点左子树节点数量] * dp[以j为头结点右子树节点数量] 中以j为头结点左子树节点数量为0,也需要dp[以j为头结点左子树节点数量] = 1, 否则乘法的结果就都变成0了。

    所以初始化dp[0] = 1
  4. 确定遍历顺序

    首先一定是遍历节点数,从递归公式:dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j]可以看出,节点数为i的状态是依靠 i之前节点数的状态。

    那么遍历i里面每一个数作为头结点的状态,用j来遍历。
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= i; j++) {
dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j];
}
}
  1. 举例推导dp数组

class Solution {
public:
int numTrees(int n) {
vector<int> dp(n + 1);
dp[0] = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= i; j++) {
dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j];
}
}
return dp[n];
}
};

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