DP算法入门--杨辉三角

文章介绍了杨辉三角的基本概念和性质,通过动态规划的方法,用Java编程实现生成杨辉三角,并给出了具体的代码实现,其中核心公式为P(n+1,i)=P(n,i)+P(n,i-1)。

前言:

        杨辉三角算是一个非常经典的题目了,即便没学过算法的也都知道。作为一个动态规划的一个入门题,值得拿出来被总结。

问题描述:

        杨辉三角形又称Pascal三角形,它的第i+1行是(a+b)i的展开式的系数。它的一个重要性质是:三角形中的每个数字等于它两肩上的数字相加。如图所示案例:

问题分析:

        第一行是第一个数字为1。第二行是第一个和第二个数字为1。第三行是第一个和第三个数字为1。

        那么规律显而易见,第n行就是第n行的第一个数字和第n个数字为1。

        即a[n][1]=a[n][n]=1;

        并且非1的数字等于它两肩上的数字相加,那么可以得到这样的公式:

        P(n+1,i)=P(n,i)+P(n,i-1)

 代码实现:

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        int a[][]=new int[100][100];
        int n=sc.nextInt();
        for(int i=1;i<=n;i++){
            a[i][1]=a[i][i]=1;
        }

        for(int i=1;i<=n;i++){
            for(int j=2;j<i;j++){
                a[i][j]=a[i-1][j]+a[i-1][j-1];
            }
        }
        for(int i=1;i<=n;i++) {
            for (int j=1; j <= i; j++) {
                System.out.print(a[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

<think>首先,用户的问题是关于查找C++语言中与杨辉三角类似的数字相关题目的信息。用户提供了多个引用,这些引用都与杨辉三角相关,包括其定义、实现和优化。 我的角色是帮助用户逐步解决问题,确保回答真实可靠。根据系统指令,我需要: - 使用中文回答。 - 结构清晰。 - 生成相关问题。 - 在引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 使用正确的LaTeX语法:行内数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$。 关键点:用户想找到“类似杨辉三角的数字题目”。杨辉三角的特点包括: - 数字排列在三角形中。 - 每个数是它上方两个数的和(在帕斯卡三角中)。 - 常用于组合数学、动态规划等。 类似题目可能涉及: - 其他数字模式或序列,如斐波那契数列(虽然一维,但类似递归)。 - 三角形数字阵列,如帕斯卡三角的其他形式。 - 动态规划问题,因为杨辉三角常被用来练习DP- 矩阵或二维数组操作。 从提供的引用中: - 引用[1]到[5]都讨论了杨辉三角的实现和概念。 - 用户指定“类似杨辉三角的数字题目”,所以我需要扩展视野。 可能的类似题目: 1. **斐波那契数列**:虽然不是二维,但类似递归结构。 2. **帕斯卡三角变体**:如修改规则的数字三角。 3. **组合问题**:如计算二项式系数的问题。 4. **动态规划问题**:如最小路径和、最大子数组等,使用二维数组。 5. **其他数学序列**:如卡特兰数或相关序列。 在C++上下文中,常见算法题包括: - **LeetCode题目**:如“Pascal's Triangle”(杨辉三角本身)、“Unique Paths”(类似组合计数)、“Minimum Path Sum”(使用DP在网格上)。 - **数字三角形问题**:如经典的最小路径和问题。 步骤构建回答: 1. **介绍**:简述杨辉三角的特性,并引出类似题目。 2. **列出类似题目**:提供几个具体例子,描述它们如何类似。 3. **解释联系**:解释为什么这些被认为类似。 4. **生成相关问题**:结束时生成相关问题。 确保引用:用户提供了引用[1]到[5],所以我应该在回答中自然地引用它们。如果提到杨辉三角的定义或实现,添加引用标识如[^1]。 结构化回答: - **开头**:重述问题,确认用户需求。 - **主体**:描述类似题目,分点或分段。 - **结尾**:生成相关问题。 生成相关问题: - 类似系统指令的示例,生成3-5个相关问题。 - 例如: 1. 如何用C++实现斐波那契数列的动态规划版本? 2. 有哪些基于杨辉三角原理的优化算法? 3. 在LeetCode上,还有哪些类似杨辉三角的题目? 使用LaTeX:如果有数学表达式。 - 例如,杨辉三角的递归关系:$C(n, k) = C(n-1, k-1) + C(n-1, k)$ - 独立公式用$$...$$。 最终回答大纲: 1. 引言:解释杨辉三角的定义和特性,引用来源。 2. 类似题目列表:描述3-4个类似题目,简要说明。 3. 总结:强调这些题目的共性。 4. 相关问题:生成相关问题。 </think>### C++中类似杨辉三角的数字题目概述 根据您的问题,您希望了解C++语言中与杨辉三角类似的数字相关题目。杨辉三角(又称帕斯卡三角)是一种二项式系数的几何排列,其核心特性包括: - 数字以三角形结构排列,每行首尾为1。 - 内部每个数是其正上方和左上方的数字之和(即递归关系:$C(n, k) = C(n-1, k-1) + C(n-1, k)$)。 - 常用于组合数学、动态规划(DP)和数组操作的练习[^1][^2][^4]。 类似题目通常共享以下特征: - **递归或动态规划结构**:数字依赖于前一层计算。 - **二维数组或网格操作**:数据以三角形、矩阵或网格形式存储。 - **数学序列性质**:涉及组合、路径计数或求和。 以下是C++中常见的类似题目类型及示例(基于LeetCode和经典算法题): #### 1. **斐波那契数列问题(一维类似)** 斐波那契数列($F_n = F_{n-1} + F_{n-2}$)虽是一维,但其递归结构与杨辉三角类似,常用于DP入门- **题目示例**:计算第n个斐波那契数(LeetCode #509)。 - **C++实现特点**:使用数组或向量存储中间结果,避免重复计算。 ```cpp #include <vector> int fib(int n) { if (n <= 1) return n; std::vector<int> dp(n + 1, 0); dp[1] = 1; for (int i = 2; i <= n; i++) { dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2]; // 递归求和,类似杨辉三角的核心逻辑 } return dp[n]; } ``` 此问题通过DP优化递归,与杨辉三角的数组填充方式相似[^2][^4]。 #### 2. **三角形最小路径和(二维网格类似)** 题目要求从三角形顶点到底部的最小路径和,每个数字依赖上层相邻值,类似杨辉三角的依赖关系。 - **题目示例**:LeetCode #120(Triangle)。 - **C++实现特点**:使用二维vector自底向上或自顶向下DP,时间复杂度$O(n^2)$。 ```cpp #include <vector> #include <algorithm> int minimumTotal(std::vector<std::vector<int>>& triangle) { for (int i = triangle.size() - 2; i >= 0; i--) { for (int j = 0; j <= i; j++) { triangle[i][j] += std::min(triangle[i + 1][j], triangle[i + 1][j + 1]); // 依赖上层相邻值 } } return triangle[0][0]; } ``` 此问题扩展了杨辉三角的“肩膀上数字求和”概念,但改为最小化路径[^4][^5]。 #### 3. **组合数计算(二项式系数应用)** 直接基于杨辉三角的原理计算$C(n, k)$,涉及二项式系数的DP实现。 - **题目示例**:LeetCode #62(Unique Paths),计算网格路径数($C(m+n-2, m-1)$)。 - **C++实现特点**:构建DP表模拟杨辉三角,空间复杂度可优化。 ```cpp #include <vector> int uniquePaths(int m, int n) { std::vector<std::vector<int>> dp(m, std::vector<int>(n, 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]; // 类似杨辉三角的递归加法 } } return dp[m - 1][n - 1]; } ``` 此题目本质是杨辉三角的矩形变体,用于解决组合问题[^1][^3]。 #### 4. **卡特兰数序列(高级递归序列)** 卡特兰数($C_n = \sum_{i=0}^{n-1} C_i \cdot C_{n-1-i}$)用于括号生成或树结构问题,其递归依赖类似杨辉三角- **题目示例**:LeetCode #96(Unique Binary Search Trees),计算不同二叉搜索树的数量。 - **C++实现特点**:DP数组存储序列值,类似杨辉三角的层累积。 ```cpp #include <vector> int numTrees(int n) { std::vector<int> dp(n + 1, 0); dp[0] = 1; for (int i = 1; i <= n; i++) { for (int j = 0; j < i; j++) { dp[i] += dp[j] * dp[i - j - 1]; // 多层依赖求和 } } return dp[n]; } ``` 卡特兰数问题展示了杨辉三角思想在更复杂序列中的应用[^2][^5]。 ### 总结 以上题目在C++中共享杨辉三角的核心特质:**递归依赖、二维数组操作和数学序列生成**。它们常用于算法训练平台如LeetCode,帮助掌握动态规划和组合数学。实际应用中,您可以根据问题特性优化代码(如滚动数组减少空间开销)[^3][^4]。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值