LeetCode-62. 不同路径

本文介绍了一种计算机器人在mxn网格中从左上角到右下角的不同路径数量的算法。通过动态规划方法,定义状态dp[i][j]表示到达(i,j)的路径数,利用状态转移方程dp[i][j]=dp[i-1][j]+dp[i][j-1],并进行了状态压缩优化,最终返回dp[n-1][m-1]作为结果。

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题目:

一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 (起始点在下图中标记为“Start” )。

机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角(在下图中标记为“Finish”)。

问总共有多少条不同的路径?

img

例如,上图是一个7 x 3 的网格。有多少可能的路径?

示例:

示例 1:

输入: m = 3, n = 2
输出: 3
解释:
从左上角开始,总共有 3 条路径可以到达右下角。

  1. 向右 -> 向右 -> 向下

  2. 向右 -> 向下 -> 向右

    向下 -> 向右 -> 向右

示例 2:

输入: m = 7, n = 3
输出: 28

提示:

1 <= m, n <= 100
题目数据保证答案小于等于 2 * 10 ^ 9

思路:

第 1 步:定义状态
根据题目要求,于是将状态定义成:dp[i][j]的值是从起始点(也就是(0,0))走到(i, j)的路径数

第 2 步:考虑状态转移方程
dp[i][j] 有两种「选择」,要么往右走,要么往下走。那么dp[i][j]的值就是第 i 行第 j 列这个格子的上面那个格子的值加上左边那个格子的值,也就是dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1],因为这两个格子都可以走到dp[i][j]这个格子,那么他们的路径数之和就是dp[i][j]的值。
因此,dp[i] 的状态转移方程是:dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]

第 3 步:考虑初始化

i == 0 或者 j == 0 的时候无外乎就是最上一行或者最左一列,我们在最上一行的路径数只能是一条(因为只能一直往左走),所以 dp[0][j]的值全为 1,同理最左一列的值 dp[i][0]也是1(因为只能一直往下走)

第 4 步:考虑输出
这种定义之下,最后返回最右下角的值(dp[n-1][m-1])就可以了

第 5 步:考虑状态压缩。

因为我们每次只需要 dp[i-1][j],dp[i][j-1],所以我们只要记录这两个数,那么可以进行「状态压缩」,将空间复杂度降低:

代码实现:

public int uniquePaths2(int m, int n) {

    int[][] dp = new int[m][n];
    for(int i=0;i<m;i++){
        dp[i][0] = 1;
    }
    for(int j=0;j<n;j++){
        dp[0][j] = 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];
        }
    }
    return dp[m-1][n-1];
}

复杂度分析

  • 时间复杂度: O ( m ∗ n ) O(m * n) O(mn)
  • 空间复杂度: O ( m ∗ n ) O(m* n) O(mn)

优化实现:

public int uniquePaths(int m, int n) {

    int[] dp = new int[n];
    Arrays.fill(dp,1);
    for(int i=1;i<m;i++){
        for(int j=1;j<n;j++){
            dp[j] = dp[j] + dp[j-1];
        }
    }
    return dp[n-1];
}

复杂度分析

  • 时间复杂度: O ( m ∗ n ) O(m * n) O(mn)
  • 空间复杂度: O ( n ) O(n) O(n)
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