No312. Burst Balloons

通过动态规划解决爆破气球问题,目标是在遵循特定规则的情况下获得最大金币数。给定数组表示每个气球上的数值,爆破时根据相邻气球数值计算金币数。

一、题目描述

Given n balloons, indexed from 0 to n-1. Each balloon is painted with a number on it represented by array nums. You are asked to burst all the balloons. If the you burst balloon i you will get nums[left] * nums[i] * nums[right] coins. Here left and right are adjacent indices of i. After the burst, the left and right then becomes adjacent.

Find the maximum coins you can collect by bursting the balloons wisely.

Note: 
(1) You may imagine nums[-1] = nums[n] = 1. They are not real therefore you can not burst them.
(2) 0 ≤ n ≤ 500, 0 ≤ nums[i] ≤ 100

Example:

Given [3, 1, 5, 8]

Return 167

    nums = [3,1,5,8] --> [3,5,8] -->   [3,8]   -->  [8]  --> []
   coins =  3*1*5      +  3*5*8    +  1*3*8      + 1*8*1   = 167

二、主要思路

动态规划解题,首先在vector的首尾各插入一个1,二维数组dp用于记录从下标为i到j的最大值,对应的状态转移方程为
dp[l][r]=max(dp[l][r],(dp[l][i]+dp[i][r]+nums[l]*nums[i]*nums[r])),即在l、r和len取不同值的时候,dp[l][r]取
dp[l][i]+dp[i][r]+nums[l]*nums[i]*nums[r]的最大值,表示nums[l]、nums[i]和nums[r]是最后相乘的三个数,他们彼此之间数取最大值,即dp[l][i]和dp[i][r]。

最后返回从坐标0到n-1的dp值。

三、代码实现

class Solution {
public:
    int maxCoins(vector<int>& nums) {
        nums.insert(nums.begin(),1);
        nums.push_back(1);
        int n=nums.size();
        vector<vector<int>>dp(n,vector<int>(n));
        for(int len=3;len<=n;len++){
            for(int l=0;l<=n-len;l++){
                int r=l+len-1;
                for(int i=l+1;i<r;i++){
                    dp[l][r]=max(dp[l][r],(dp[l][i]+dp[i][r]+nums[l]*nums[i]*nums[r]));
                }
            }
        }
        return dp[0][n-1];
    }
};


内容概要:本文系统介绍了算术优化算法(AOA)的基本原理、核心思想及Python实现方法,并通过图像分割的实际案例展示了其应用价值。AOA是一种基于种群的元启发式算法,其核心思想来源于四则运算,利用乘除运算进行全局勘探,加减运算进行局部开发,通过数学优化器加速函数(MOA)和数学优化概率(MOP)动态控制搜索过程,在全局探索与局部开发之间实现平衡。文章详细解析了算法的初始化、勘探与开发阶段的更新策略,并提供了完整的Python代码实现,结合Rastrigin函数进行测试验证。进一步地,以Flask框架搭建前后端分离系统,将AOA应用于图像分割任务,展示了其在实际工程中的可行性与高效性。最后,通过收敛速度、寻优精度等指标评估算法性能,并提出自适应参数调整、模型优化和并行计算等改进策略。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识的高校学生、科研人员及工程技术人员,尤其适合从事人工智能、图像处理、智能优化等领域的从业者;; 使用场景及目标:①理解元启发式算法的设计思想与实现机制;②掌握AOA在函数优化、图像分割等实际问题中的建模与求解方法;③学习如何将优化算法集成到Web系统中实现工程化应用;④为算法性能评估与改进提供实践参考; 阅读建议:建议读者结合代码逐行调试,深入理解算法流程中MOA与MOP的作用机制,尝试在不同测试函数上运行算法以观察性能差异,并可进一步扩展图像分割模块,引入更复杂的预处理或后处理技术以提升分割效果。
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