代码随想录 | 动态规划(1)

目录

动态规划基础

解题步骤

如何Debug

 509. 斐波那契数

70. 爬楼梯

746. 使用最小花费爬楼梯

62.不同路径

 63. 不同路径 II

注意语法

 343. 整数拆分

别问为什么突然开始动态规划了,因为没时间了啊啊!(等周末考完csp回头再补之前的)

以下内容取自:代码随想录

动态规划基础

动态规划,英文:Dynamic Programming,简称DP,如果某一问题有很多重叠子问题,使用动态规划是最有效的。

所以动态规划中每一个状态一定是由上一个状态推导出来的,这一点就区分于贪心,贪心没有状态推导,而是从局部直接选最优的。

解题步骤

状态转移公式(递推公式)是很重要,但动规不仅仅只有递推公式。

对于动态规划问题,我将拆解为如下五步曲,这五步都搞清楚了,才能说把动态规划真的掌握了!

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义
  2. 确定递推公式
  3. dp数组如何初始化
  4. 确定遍历顺序
  5. 举例推导dp数组

一些同学可能想为什么要先确定递推公式,然后在考虑初始化呢?

因为一些情况是递推公式决定了dp数组要如何初始化!

如何Debug

写动规题目,代码出问题很正常!

找问题的最好方式就是把dp数组打印出来,看看究竟是不是按照自己思路推导的!

做动规的题目,写代码之前一定要把状态转移在dp数组的上具体情况模拟一遍,心中有数,确定最后推出的是想要的结果

 509. 斐波那契数

 509. 斐波那契数 - 力扣(LeetCode)

手把手带你入门动态规划 | LeetCode:509.斐波那契数_哔哩哔哩_bilibili

 首先,肯定是可以用递归做的,但O(n^2) ;我们要使用子问题的结果(动态规划)。

动规五部曲:

这里我们要用一个一维dp数组来保存递归的结果

1. 确定dp数组以及下标的含义

dp[i]的定义为:第i个数的斐波那契数值是dp[i]

2. 确定递推公式

为什么这是一道非常简单的入门题目呢?

因为题目已经把递推公式直接给我们了:状态转移方程 dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];

3. dp数组如何初始化

题目中把如何初始化也直接给我们了,如下

dp[0] = 0;
dp[1] = 1;

4. 确定遍历顺序

从递归公式dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];中可以看出,dp[i]是依赖 dp[i - 1] 和 dp[i - 2],那么遍历的顺序一定是从前到后遍历的

5. 举例推导dp数组

按照这个递推公式dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2],我们来推导一下,当N为10的时候,dp数组应该是如下的数列:

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

class Solution {
    public int fib(int n) {
        if(n <= 1) return n;
        int dp[] = new int[n + 1];
        dp[0] = 0;
        dp[1] = 1;
        for(int i = 2; i <= n; i++){
            dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2];
        }
        return dp[n];
    }
}

按照五个步骤依次进行,芜湖起飞!

70. 爬楼梯

70. 爬楼梯 - 力扣(LeetCode)

带你学透动态规划-爬楼梯(对应力扣70.爬楼梯)| 动态规划经典入门题目_哔哩哔哩_bilibili

class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        int[] dp = new int[n+1];
        dp[0] = 1;
        dp[1] = 1;
        for(int i = 2; i <= n; i++){
            dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2];
        }
        return dp[n];
    }
}

746. 使用最小花费爬楼梯

746. 使用最小花费爬楼梯 - 力扣(LeetCode)

动态规划开更了!| LeetCode:746. 使用最小花费爬楼梯_哔哩哔哩_bilibili

 注意是台阶顶部,而不是最上方的台阶。

import java.lang.Math.*;

class Solution {
    public int minCostClimbingStairs(int[] cost) {
        int height = cost.length;
        int[] dp = new int[height + 1];
        dp[0] = 0;
        dp[1] = 0;
        for(int i=2;i<=height;i++){
            dp[i] = Math.min((dp[i-1]+cost[i-1]),(dp[i-2]+cost[i-2]));
        }
        return dp[height];
    }
}

62.不同路径

62. 不同路径 - 力扣(LeetCode)

动态规划中如何初始化很重要!| LeetCode:62.不同路径_哔哩哔哩_bilibili

class Solution {
    public int uniquePaths(int m, int n) {
        int[][] dp = new int[m][n];
        for(int i = 0;i < m;i++){
            dp[i][0] = 1;
        }
        for(int i = 0;i < n;i++){
            dp[0][i] = 1;
        }
        for(int i = 1;i < m;i++){
            for(int j = 1;j < n;j++){
                dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1];
            }
        }
        return dp[m-1][n-1];
    }
}

 63. 不同路径 II

63. 不同路径 II - 力扣(LeetCode)

动态规划,这次遇到障碍了| LeetCode:63. 不同路径 II_哔哩哔哩_bilibili

class Solution {
    public int uniquePathsWithObstacles(int[][] obstacleGrid) {
        int m = obstacleGrid.length;
        int n = obstacleGrid[0].length;
        int[][] dp = new int[m][n];
        for(int i = 0;i < m;i++){
            if(obstacleGrid[i][0] == 0){
                dp[i][0] = 1;
            }else{
                break;
            }
        }
        for(int j = 0;j < n;j++){
            if(obstacleGrid[0][j] == 0){
                dp[0][j] = 1;
            }else{
                break;
            }
        }
        for(int i = 1;i < m;i++){
            for(int j = 1;j < n;j++){
                if(obstacleGrid[i][j] == 1){
                    dp[i][j] = 0;
                }else{
                    dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1];
                }
            }
        }
        return dp[m-1][n-1];
    }
}

注意语法

在 Java 中,二维数组 int[][] 的尺寸(行数和列数)可以通过以下方式获取,类似于一维数组的 length 方法:

1. 获取二维数组的行数

  • 行数 = 二维数组本身的 length
  • 语法:obstacleGrid.length(直接访问外层数组的长度)。
int rows = obstacleGrid.length;

2. 获取二维数组的列数

  • 列数 = 二维数组中某一行(例如第一行)的 length
  • 语法:obstacleGrid[0].length(假设第一行存在且所有行的长度一致)。
// 先检查数组非空且至少有一行
if (obstacleGrid != null && obstacleGrid.length > 0) {
    int cols = obstacleGrid[0].length;
}

在 Java 中,使用 int[][] dp = new int[m][n]; 初始化二维数组后,所有元素会被自动初始化为 ​0(基本类型 int 的默认值),而非 null。以下是详细解释:

1. 数组初始化规则

  • 基本类型数组​(如 int[]double[]):所有元素默认值为该类型的零值。
    • int → 0
    • double → 0.0
    • boolean → false
  • 对象类型数组​(如 Integer[]String[]):所有元素默认值为 null

2. 二维数组的初始化

  • 外层数组​(int[][]):每个元素是一个 int[] 类型的一维数组。
  • 内层数组​(int[]):每个元素是 int 类型的基本值。

当通过 new int[m][n] 初始化时:

  1. 外层数组的每个元素会被初始化为一个长度为 n 的 int[] 数组。
  2. 每个内层数组的所有元素会被初始化为 0

 343. 整数拆分

343. 整数拆分 - 力扣(LeetCode)

动态规划,本题关键在于理解递推公式!| LeetCode:343. 整数拆分_哔哩哔哩_bilibili

class Solution {
    public int integerBreak(int n) {
        int[] dp = new int[n+1];
        dp[1] = 1;
        for(int i=2; i<=n; i++){
            for(int j=1; j<=i/2; j++){
                // 注意每次循环取原先值和此次循环结果的最大值
                dp[i] = Math.max(Math.max((dp[i-j]*j),((i-j)*j)),dp[i]);
            }
        }
        return dp[n];
    }
}

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。

那有同学问了,j怎么就不拆分呢?

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。

 

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