LeetCode197.打家劫舍

探讨了在不触发相邻房屋警报系统的情况下,如何通过动态规划算法计算出最高盗窃金额。介绍了状态转移方程及代码实现。

题目描述

你是一个专业的小偷,计划偷窃沿街的房屋。每间房内都藏有一定的现金,影响你偷窃的唯一制约因素就是相邻的房屋装有相互连通的防盗系统,如果两间相邻的房屋在同一晚上被小偷闯入,系统会自动报警。
给定一个代表每个房屋存放金额的非负整数数组,计算你 不触动警报装置的情况下 ,一夜之内能够偷窃到的最高金额。

示例 1:
输入:[1,2,3,1]
输出:4
解释:偷窃 1 号房屋 (金额 = 1) ,然后偷窃 3 号房屋 (金额 = 3)。
偷窃到的最高金额 = 1 + 3 = 4 。
示例 2:
输入:[2,7,9,3,1]
输出:12
解释:偷窃 1 号房屋 (金额 = 2), 偷窃 3 号房屋 (金额 = 9),接着偷窃 5 号房屋 (金额 = 1)。
偷窃到的最高金额 = 2 + 9 + 1 = 12 。

提示:
0 <= nums.length <= 100
0 <= nums[i] <= 400

思路

这个题目求得是最优解,因此我们也可以考虑用动态规划。由于是维数组,因此我们初始化一个一维DP,dp[i]表示到第i家的最大金额。这道题目有两种大体情况:
我们先假设有三家,由于要间隔盗窃,因此要么投的是第2家,要么投的是1,3家,那么最后两种情况取最大值即可。那么我们推广到n家,因此当偷到第i家的时候,第i家金额为nums[i],而前面偷得为dp[i-2]。但是这是一种情况,第二种情况就是dp[i-1]。二者取最大值即可。
此外我们还要考虑极端情况:len(nums) = 0,1,2的时候
因此状态转移方程为:
dp[i] = max(dp[i-2] + nums[i],dp[i-1])

代码

class Solution(object):
    def rob(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: int
        """
        if not nums:
            return 0
        m = len(nums)
        dp = [0] * m
        if m == 1:
            return nums[0]
        dp[0] = nums[0]
        dp[1] =  max(nums[0],nums[1])
        for i in range(2,m):
            dp[i] = max(dp[i-2] + nums[i],dp[i-1])
        return dp[m-1]
### LeetCode 198 打家劫舍 动态规划 Java 解法 #### 问题描述 给定一个非负整数数组 `nums`,表示每个位置上的房屋存放的金额。假设每间房之间有警报系统相连,如果两间相邻的房子在同一晚上被闯入,则会触发警报。计算在不触动警报的情况下,能够偷窃到的最高金额。 --- #### 动态规划思路 该问题可以通过动态规划来解决。设状态 `dp[i]` 表示考虑前 `i` 个房子时所能获得的最大收益。对于每一个房子有两种选择: - **偷当前房子**:则无法偷前一间房子,最大收益为 `dp[i-2] + nums[i]`。 - **不偷当前房子**:则最大收益保持不变,即 `dp[i-1]`。 因此,状态转移方程为: \[ dp[i] = \max(dp[i-1], dp[i-2] + nums[i]) \] 初始条件为: - 如果只有一间房子,则直接取其价值:\( dp[0] = nums[0] \)。 - 如果只有两间房子,则取两者中的较大值:\( dp[1] = \max(nums[0], nums[1]) \)。 最终答案为 \( dp[n-1] \),其中 \( n \) 是房子的数量。 --- #### 实现代码 以下是基于上述分析的 Java 实现: ```java public class HouseRobber { public static int rob(int[] nums) { if (nums == null || nums.length == 0) { return 0; } if (nums.length == 1) { return nums[0]; } // 初始化两个变量代替整个 dp 数组 int prev1 = 0; // dp[i-1] int prev2 = 0; // dp[i-2] for (int num : nums) { int current = Math.max(prev1, prev2 + num); // 当前最优解 prev2 = prev1; // 更新 dp[i-2] prev1 = current; // 更新 dp[i-1] } return prev1; // 返回最后一个房子的结果 } public static void main(String[] args) { int[] nums = {2, 7, 9, 3, 1}; System.out.println(rob(nums)); // 输出结果应为 12 } } ``` --- #### 复杂度分析 - **时间复杂度**: 遍历一次数组即可完成计算,故时间为 \( O(n) \)[^4]。 - **空间复杂度**: 使用了常量级额外空间(仅保存两个变量),故空间复杂度为 \( O(1) \)[^4]。 --- #### 测试案例 测试输入 `[2, 7, 9, 3, 1]` 的运行过程如下: | 房子编号 | 当前房间金额 | 不偷此房间的最大值 (`prev1`) | 偷此房间的最大值 (`prev2 + num`) | 最大值 (`current`) | |-----------|----------------|----------------------------------|-------------------------------------|--------------------| | 0 | 2 | 0 | 2 | 2 | | 1 | 7 | 2 | 7 | 7 | | 2 | 9 | 7 | 11 | 11 | | 3 | 3 | 11 | 10 | 11 | | 4 | 1 | 11 | 12 | 12 | 最终返回值为 12。 ---
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