剪绳子(十三)

题目
给你一根长度为 n 绳子,请把绳子剪成 m 段(m、n 都是整数,2≤n≤58 并且 m≥2)。

每段的绳子的长度记为k[0]、k[1]、……、k[m]。k[0]k[1] … k[m] 可能的最大乘积是多少?

例如当绳子的长度是8时,我们把它剪成长度分别为2、3、3的三段,此时得到最大的乘积18。

样例

输入:8

输出:18

算法:

  • 当n<5时,我们会发现,无论怎么剪切,乘积product <= n,n为4时,product最大为2*2=4;
  • 当n>=5时,可以证明2(n-2)>n并且3(n-3)>n。而且3(n-3)>=2(n-2)。所以我们应该尽可能地多剪长度为3的绳子段。
    -2 * 2 * 2 < 3 * 3,可以推出分解的式子最多可以出现两个2
    综上,选用尽量多的3,直到剩下2或者4时,用2。
class Solution {
    public int maxProductAfterCutting(int n)
    {
        if(n <= 3) return 1 * (n - 1);
        int res = 1;
        if(n % 3 == 1){
            res = 4;
            n -= 4;
        }
        if(n % 3 == 2){
            res = 2;
            n -= 2;
        }
        while(n > 0){
            res *= 3;
            n -=3;
        }
        return res;
    }
}
### 贪心算法实现 贪心算法的思路是尽可能多地长度为3的绳子,因为当绳子长度大于等于5时,长度为3的可以获得更大的乘积。当剩下的长度为4时,将其剪成两个2,这样可以获得更大的乘积[^2]。 ```cpp #include <iostream> #include <cmath> class Solution { public: int cutRope(int number) { if(number < 2) return 0; if(number == 2) return 1; if(number == 3) return 2; int countOf3 = number / 3; if (number - countOf3 * 3 == 1) { countOf3--; return static_cast<int>(pow(3, countOf3)) * 4; } if (number - countOf3 * 3 == 2) { return static_cast<int>(pow(3, countOf3)) * 2; } return static_cast<int>(pow(3, countOf3)); } }; int main() { Solution sol; std::cout << sol.cutRope(10) << std::endl; // 输出 36 return 0; } ``` ### 动态规划实现 动态规划的思路是将绳子长度从1到n的所有可能法都计算出来,并存储在数组中。对于每个长度i,遍历所有可能的法j(从1到i-1),并计算j*(i-j)和dp[j]*(i-j)的乘积,取最大值作为dp[i]的值[^1]。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> class Solution { public: int cutRope(int number) { if (number < 2) return 0; if (number == 2) return 1; if (number == 3) return 2; std::vector<int> dp(number + 1, 0); for (int i = 1; i <= number; ++i) { for (int j = 1; j < i; ++j) { dp[i] = std::max(dp[i], std::max(j * (i - j), j * dp[i - j])); } } return dp[number]; } }; int main() { Solution sol; std::cout << sol.cutRope(10) << std::endl; // 输出 36 return 0; } ``` ### 总结 - **贪心算法**:适用于较大的绳子长度,时间复杂度为O(1),但需要数学推导来证明最优解。 - **动态规划**:适用于较小的绳子长度,时间复杂度为O(n^2),但不需要数学推导。 两种方法都可以有效地解决绳子问题,选择哪种方法取决于具体的应用场景和对时间复杂度的要求。
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