LintCode 622 · Frog Jump(青蛙跳)

本文介绍了一种利用动态规划解决跨石头问题的方法,并提供了两种Java实现方案:一种使用二维布尔数组,另一种采用哈希表优化。通过这两种方法,文章详细展示了如何高效地判断能否跨越一系列不同高度的石头。

题目描述

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动态规划组成部分一:确定状态

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子问题
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动态规划组成部分二:转移方程

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动态规划组成部分三:初始条件和边界情况

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动态规划四:计算顺序

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Java代码实现

    public boolean canCross(int[] stones) {
        int n = stones.length;
        boolean[][] f = new boolean[n][n];
        f[0][0] = true;
        List<Integer> list = Arrays.stream(stones).boxed().collect(Collectors.toList());
        int index = -1;
        for (int i = 1; i < n; i++)
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                //这里不需要枚举石头i前的每一步,只需要对那些放有石头的坐标进行计算即可
                index = list.indexOf(stones[i] - j);
                if (index != -1) {
                    f[i][j] |= f[index][j - 1] || f[index][j];
                    if (j + 1 < n)
                        f[i][j] |= f[index][j + 1];
                }
            }
        for (boolean b : f[n - 1])
            if (b)
                return b;
        return false;
    }

优化:动态规划加哈希表

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Java代码实现

    public boolean canCross(int[] stones) {
        int n = stones.length;
        int t = 0;
        HashMap<Integer, HashSet<Integer>> f = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < n; i++)
            f.put(stones[i], new HashSet<>());
        f.get(stones[0]).add(0);
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            HashSet<Integer> tmp = new HashSet<>(f.get(stones[i]));
            for (int k : tmp)
                for (int j = -1; j <= 1; j++) {
                    t = stones[i] + k + j;
                    if (f.containsKey(t))
                        f.get(t).add(k + j);
                }
        }
        return !f.get(stones[n - 1]).isEmpty();
    }

注意:
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这里for循环一定要使用tmp,因为f在for循环里面是会变化的,所以要在for循环之前用tmp记录下来for循环之前的f.get(stones[i])。

青蛙跳河的问题通常可以被理解为一个经典的算法问题,例如LeetCode上的第403题 "Frog Jump"。以下是关于该问题的解答以及相关的思路分析。 --- ### 方法一:动态规划 (Dynamic Programming) 可以通过构建一个二维布尔数组 `dp` 来记录青蛙是否能够到达每一块石头。 定义 `dp[i][j]` 表示青蛙从上一步跳跃了 `j` 步后能否到达第 `i` 块石头。 具体实现如下: ```python def canCross(stones): if stones[1] != 1: return False dp = {} for stone in stones: dp[stone] = set() dp[0].add(0) # 初始状态 for i in range(len(stones)): for k in dp[stones[i]]: for step in [k-1, k, k+1]: if step > 0 and (stones[i] + step) in dp: dp[stones[i] + step].add(step) return len(dp[stones[-1]]) > 0 ``` --- ### 方法二:广度优先搜索 (BFS) 利用队列存储当前的状态 `(position, last_jump)`,其中 `position` 是当前位置,`last_jump` 是上次跳跃的距离。每次尝试三种可能的跳跃距离 (`last_jump - 1`, `last_jump`, `last_jump + 1`) 并检查目标位置是否存在。 代码示例: ```python from collections import deque def canCross(stones): if stones[1] != 1: return False stone_set = set(stones) queue = deque([(0, 0)]) # 当前位置和最后一次跳跃步数 visited = set((0, 0)) while queue: pos, jump = queue.popleft() for next_jump in [jump - 1, jump, jump + 1]: if next_jump > 0 and (pos + next_jump) in stone_set and ((pos + next_jump), next_jump) not in visited: if (pos + next_jump) == stones[-1]: return True queue.append(((pos + next_jump), next_jump)) visited.add(((pos + next_jump), next_jump)) return False ``` --- ### 方法三:递归加记忆化搜索 通过递归来模拟所有的可能性,并结合记忆化技术避免重复计算。这种方法的时间复杂度较高但更直观。 代码示例: ```python def canCross(stones): stone_set = set(stones) memo = {} def dfs(pos, jump): if pos == stones[-1]: return True key = (pos, jump) if key in memo: return memo[key] for next_jump in [jump - 1, jump, jump + 1]: if next_jump > 0 and (pos + next_jump) in stone_set: if dfs(pos + next_jump, next_jump): memo[key] = True return True memo[key] = False return False return dfs(0, 0) ``` --- 以上方法均能有效解决问题,选择哪种取决于实际需求和个人偏好。
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