375. Guess Number Higher or Lower II

We are playing the Guess Game. The game is as follows:

I pick a number from 1 to n. You have to guess which number I picked.

Every time you guess wrong, I'll tell you whether the number I picked is higher or lower.

However, when you guess a particular number x, and you guess wrong, you pay $x. You win the game when you guess the number I picked.

Example:

n = 10, I pick 8.

First round:  You guess 5, I tell you that it's higher. You pay $5.
Second round: You guess 7, I tell you that it's higher. You pay $7.
Third round:  You guess 9, I tell you that it's lower. You pay $9.

Game over. 8 is the number I picked.

You end up paying $5 + $7 + $9 = $21.

Given a particular n ≥ 1, find out how much money you need to have to guarantee a win.


题意分析:
首先定义dp[i][j],代表如果我们在区间[i,j]内进行查找,所需要最少cost来保证找到结果。我们要求的就是dp[1][n];
给定范围1--n,你想要获取win,最少要花多少money才能保证win.
对于给定区间[i,j],因为目标数字是i~j中的任何一个都有可能。对于目标数字每取一个数,我们猜测k(i<=k<=j)我们可能出现以下三种结果:
1. k 就是答案,此时子问题的额外 cost = 0 ,当前位置总 cost  = k + 0;
2. k 过大,此时我们的有效区间缩小为 [i , k - 1] 当前操作总 cost  = k + dp[start][k - 1];
3. k 过小,此时我们的有效区间缩小为 [k + 1 , j] 当前操作总 cost  = k + dp[k + 1][j];
由于我们需要 “保证得到结果”,也就是说对于指定 k 的选择,我们需要准备最坏情况 cost 是上述三种结果生成的 subproblem 中cost 最大的那个;
我们只需要求得所有的结果下的最小的一个满足题意的条件就可以保证能够使用这个money赢下一种可能性的目标。


class Solution {
public:
   
    int getMinCost(int s,int e,vector<vector<int>>& data)
    {
         if(s>=e)return 0;
         if(data[s][e]!=0)return data[s][e];
         int minCost = INT_MAX;
         for(int i=s;i<=e;i++)
         {
            minCost = min(minCost,i+max(getMinCost(s,i-1,data),getMinCost(i+1,e,data)));
         }
         data[s][e]=minCost;
         return data[s][e];

    }
    int getMoneyAmount(int n) {
        vector<vector<int>> data(n+1,vector<int>(n+1,0));
        return getMinCost(1,n,data);

    }
};







### 实验名称 二分查找猜数字游戏实验 ### 实验目的 通过编写使用二分查找算法实现的猜数字游戏,深入理解二分查找算法的原理和应用,掌握 Java 语言编程技巧,提高调试程序的能力,增强对程序设计整体思路的把握,将所学知识融会贯通。 ### 实验要求 编写一个猜数字的游戏,由计算机随机产生一个 1 - 100 之间的数字,用户进行猜测。使用二分查找算法,程序要提示用户猜大了、猜小了,直到用户猜中为止。 ### 实验环境 - 软件:JDK、IntelliJ IDEA ### 实验代码 ```java import java.util.Scanner; public class BinarySearchGuessGame { public static void main(String[] args) { int number = (int) (Math.random() * 100) + 1; int left = 1; int right = 100; Scanner sc = new Scanner(System.in); System.out.println("欢迎进入猜数字游戏,数字范围是 1 - 100。"); while (true) { int mid = left + (right - left) / 2; System.out.println("当前猜测范围是 " + left + " - " + right + ",请输入你猜的数字:"); int guess = sc.nextInt(); if (guess < number) { System.out.println("猜小了"); left = guess + 1; } else if (guess > number) { System.out.println("猜大了"); right = guess - 1; } else { System.out.println("恭喜你,猜对了!"); break; } } sc.close(); } } ``` ### 代码解释 1. 首先,程序随机生成一个 1 - 100 之间的数字 `number`。 2. 初始化左右边界 `left` 为 1,`right` 为 100。 3. 在循环中,计算中间值 `mid`,提示用户输入猜测的数字。 4. 如果用户猜的数字小于 `number`,则更新左边界 `left` 为 `guess + 1`,表示猜测范围缩小到右半部分。 5. 如果用户猜的数字大于 `number`,则更新右边界 `right` 为 `guess - 1`,表示猜测范围缩小到左半部分。 6. 如果用户猜对了,输出恭喜信息并结束循环。 ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:$O(log n)$,其中 $n$ 是猜测范围的大小(这里是 100)。因为每次猜测后,猜测范围都会缩小一半,类似于二分查找的过程。 - **空间复杂度**:$O(1)$,只使用了常数级的额外空间。 ### 实验结果 对该程序进行多次测试,程序能够正确提示用户猜大了或猜小了,直到用户猜中为止。例如,当随机数字为 50 时,用户依次猜测 25、75、50,程序会依次提示猜小了、猜大了、猜对了。 ### 实验总结 本次实验成功实现了使用二分查找算法的猜数字游戏。通过实验,深入理解了二分查找算法的原理和应用,掌握了 Java 语言中随机数生成、输入输出处理和循环控制等编程技巧。二分查找算法在处理有序数据的查找问题时具有较高的效率,能够显著减少查找次数。 ### 改进建议 1. 可以增加游戏次数统计功能,记录用户猜对所需的次数。 2. 可以添加游戏难度选择,例如改变猜测范围的大小。
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