LeetCode #526 - Beautiful Arrangement

本文探讨了一个数学问题,即如何计算1到N的整数能够构成的美丽排列的数量。美丽排列是指在排列中,每个位置i上的数能被i整除,或者i能被该位置上的数整除。通过递归算法,我们展示了如何解决这个问题,并给出了具体的实现代码。

题目描述:

Suppose you have N integers from 1 to N. We define a beautiful arrangement as an array that is constructed by these N numbers successfully if one of the following is true for the ith position (1 <= i <= N) in this array:

1. The number at the ith position is divisible by i.

2. i is divisible by the number at the ith position.

Now given N, how many beautiful arrangements can you construct?

Example 1:

Input: 2

Output: 2

Explanation: 

The first beautiful arrangement is [1, 2]:

Number at the 1st position (i=1) is 1, and 1 is divisible by i (i=1).

Number at the 2nd position (i=2) is 2, and 2 is divisible by i (i=2).

The second beautiful arrangement is [2, 1]:

Number at the 1st position (i=1) is 2, and 2 is divisible by i (i=1).

Number at the 2nd position (i=2) is 1, and i (i=2) is divisible by 1.

Note:

  1. N is a positive integer and will not exceed 15.

对于1~N个数字进行排序,如果第i位数字被i整除,或者i被第i位数字整除就说明是一个beautiful arrangment。那么只需要利用递归,尝试第i位上的所有可能。

class Solution {
public:
    int countArrangement(int N) {
        unordered_set<int> visited;
        int result=0;
        helper(N,visited,1,result);
        return result;
    }
    
    void helper(int& N, unordered_set<int>& visited, int pos, int& result)
    {
        if(pos==N+1)
        {
            result++;
            return;
        }
        for(int i=1;i<=N;i++)
        {
            if(visited.count(i)) continue;
            if(pos%i==0||i%pos==0)
            {
                visited.insert(i);
                helper(N,visited,pos+1,result);
                visited.erase(i);
            }
        }
    }
};

 

六、状压DP的优化技巧 6.1 预处理合法状态 很多问题中,大部分状态是不合法的,可以预先筛选: cpp vector valid_states; for (int state = 0; state < (1 << n); ++state) { if (check(state)) { // 检查state是否合法 valid_states.push_back(state); } } 6.2 滚动数组优化 当状态只依赖前一个阶段时,可以节省空间: cpp vector<vector> dp(2, vector(size)); // 只保留当前和上一个状态 int now = 0, prev = 1; for (int i = 1; i <= n; ++i) { swap(now, prev); for (auto& state : valid_states) { dp[now][state] = 0; // 清空当前状态 // 状态转移… } } 6.3 记忆化搜索实现 有时递归形式更直观: cpp int memo[1<<20][20]; // 记忆化数组 int dfs(int state, int u) { if (memo[state][u] != -1) return memo[state][u]; // 递归处理… return memo[state][u] = res; } 七、常见问题与调试技巧 7.1 常见错误 位运算优先级:总是加括号,如(state & (1 << i)) 数组越界:状态数是2ⁿ,不是n 初始状态设置错误:比如TSP中dp[1][0] = 0 边界条件处理不当:如全选状态是(1<<n)-1,不是1<<n 7.2 调试建议 打印中间状态:将二进制状态转换为可视化的形式 cpp void printState(int state, int n) { for (int i = n-1; i >= 0; --i) cout << ((state >> i) & 1); cout << endl; } 从小规模测试用例开始(如n=3,4) 使用assert检查关键假设 八、学习路线建议 初级阶段: 练习基本位操作 解决简单状压问题(如LeetCode 464、526题) 中级阶段: 掌握经典模型(TSP、棋盘覆盖) 学习优化技巧(预处理、滚动数组) 高级阶段: 处理高维状压(如需要同时压缩多个状态) 结合其他算法(如BFS、双指针) 九、实战练习题目推荐 入门题: LeetCode 78. Subsets(理解状态表示) LeetCode 464. Can I Win(简单状压DP) 中等题: LeetCode 526. Beautiful Arrangement LeetCode 691. Stickers to Spell Word 经典题: POJ 2411. Mondriaan’s Dream(棋盘覆盖) HDU 3001. Travelling(三进制状压) 挑战题: Codeforces 8C. Looking for Order Topcoder SRM 556 Div1 1000. LeftRightDigitsGame2 记住,掌握状压DP的关键在于: 彻底理解二进制状态表示 熟练运用位运算 通过大量练习培养直觉 希望这份超详细的教程能帮助你彻底掌握状压DP!如果还有任何不明白的地方,可以针对具体问题继续深入探讨。 请帮我转成markdown语法输出,谢谢
08-13
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