LeetCode刷题(python版)——Topic62不同路径

该博客介绍了一种动态规划方法来解决机器人在网格中从左上角到达右下角的不同路径数量的问题。动态规划五部曲被详细阐述,包括明确dp数组含义、确定状态转移方程、初始化、遍历顺序以及检查dp数组。通过示例解释了如何应用这些步骤,并给出了Python代码实现。最后,文章总结了效率和适用场景。

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一、题设

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?

示例 2:

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 -> 向下 -> 向下
2. 向下 -> 向下 -> 向右
3. 向下 -> 向右 -> 向下

示例 3:

输入:m = 7, n = 3
输出:28

示例 4:

输入:m = 3, n = 3
输出:6

二、基本思路

        动态规划,首先在编写动态规划代码的时候要清楚动态规划的五部曲

1.明确动态数组dp以及下标的含义

2.确定动态转移方程

3.初始化

4.确定遍历顺序

5.打印dp看一下与实际含义是否一致

        我们先看这题的五部曲是怎样考虑的:

        step1: 明确动态数组dp以及下标的含义:dp[i][j]表示到(i,j)坐标有多少种走法.

        step2:确定动态转移方程:也就是dp[i][j]是怎么来的,拿例1来说,如果某点dp[i][j]的上方的dp[i-1][j]有了x种走法,左方的dp[i][j-1]有了y种走法,而dp[i][j]就只能从上方和左方到达,那么到达(i,j)的就只有x+y种走法.故状态转移方程就为:dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1].

        step3:初始化:因为转移方程涉及到上方和左方,所以初始化的范围就在第一列和第一行,那么一直往右和一直往下这是一种走法,则初始化dp[i][0] = dp[0][j] = 1.

        step4:遍历顺序,这题从上往下,从左往右按顺序遍历即可(从i=j=1开始)

        step5:打印dp看一下与实际含义是否一致:一致.

三、代码实现

    def uniquePaths(self, m, n):
        # step1:dp[i][j]表示到(i,j)坐标有多少种走法
        dp = [[0 for _ in range(n)]for _ in range(m)]
        # step3:初始化
        for i in range(m):
            dp[i][0] = 1
        for i in range(n):
            dp[0][i] = 1
        #step4:确定遍历顺序
        for i in range(1,m):
            for j in range(1,n):
                # step2:确定状态转移方程
                dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]
        #step5:打印dp数组检查一下,略。
        return dp[-1][-1]

四、效率总结

### LeetCodePython 的解思路及代码示例 #### 使用 Python 标准库的重要性 在解决 LeetCode时,熟悉 Python 标准库能够显著提高效率并简化代码逻辑。Python 提供了许多强大的内置模块和函数,这些工具可以帮助开发者快速处理复杂的数据结构算法[^1]。 以下是几个常见的 LeetCode 目及其对应的 Python 解法: --- #### 示例一:有效括号 (LeetCode 20) 此问是经典的栈操作案例。给定一个只包含 `'('` 和 `')'` 的字符串,判断该字符串中的括号是否合法。可以通过模拟栈的操作来验证每一对括号的匹配情况。 ```python def isValid(s: str) -> bool: stack = [] mapping = {")": "(", "}": "{", "]": "["} for char in s: if char in mapping.values(): stack.append(char) elif char in mapping.keys(): if not stack or stack.pop() != mapping[char]: return False return not stack ``` 上述代码利用了字典存储括号之间的映射关系,并通过列表作为栈的基础数据结构完成匹配过程[^2]。 --- #### 示例二:链表反转部分节点 (LeetCode 92 或 类似于引用中的第 4 ) 对于链表类目,通常涉及指针操作以及边界件的严格控制。以下是一个简单的例子——局部翻转链表的部分节点。 输入样例: - 输入:`head = [1,2,3,4,5], k = 3` - 输出:`[3,2,1,4,5]` 解决方案如下所示: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def reverseKGroup(head: ListNode, k: int) -> ListNode: dummy = jump = ListNode(0) dummy.next = l = r = head while True: count = 0 while r and count < k: # 判断是否有k个节点待反转 r = r.next count += 1 if count == k: # 如果满足,则执行反转 pre, cur = None, l for _ in range(k): # 反转l到r之前的k个节点 temp = cur.next cur.next = pre pre = cur cur = temp jump.next = pre # 连接已反转部分与剩余未反转部分 jump = l # 移动jump至当前组最后一个节点位置(l现在指向原组最后一位) l = r # 更新下一次循环起点为下一组的第一个节点(r此时位于下一组第一个节点处或者None) else: # 不足k个则无需继续反转 break jump.next = l # 将最后一段不足k个的节点连接起来 return dummy.next # 返回新头结点dummy.next ``` 这段代码实现了对指定长度子序列的逆序排列功能[^4]。 --- #### 示例三:二叉树遍历系列 (LeetCode 144/94/145) 针对二叉树的不同遍历方式(前序、中序、后序),可以采用递归方法轻松实现。下面分别展示这三种基本形式的具体实现方案。 ##### 前序遍历 (Preorder Traversal) ```python def preorderTraversal(root: TreeNode) -> list[int]: result = [] def dfs(node): if node is None: return result.append(node.val) # 访问根节点 dfs(node.left) # 左子树递归访问 dfs(node.right) # 右子树递归访问 dfs(root) return result ``` ##### 中序遍历 (Inorder Traversal) ```python def inorderTraversal(root: TreeNode) -> list[int]: result = [] def dfs(node): if node is None: return dfs(node.left) # 左子树递归访问 result.append(node.val) # 访问根节点 dfs(node.right) # 右子树递归访问 dfs(root) return result ``` ##### 后序遍历 (Postorder Traversal) ```python def postorderTraversal(root: TreeNode) -> list[int]: result = [] def dfs(node): if node is None: return dfs(node.left) # 左子树递归访问 dfs(node.right) # 右子树递归访问 result.append(node.val) # 访问根节点 dfs(root) return result ``` 以上三个本均基于深度优先搜索策略构建而成,区别仅在于何时记录当前节点值的时间点不同而已[^3]。 --- ### 总结 通过对典型 LeetCode 目的解析可以看出,在日常过程中注重积累常用技巧非常重要;比如善用堆栈解决配对问、灵活运用链表双指针技术优化空间性能指标等等。同时也要不断巩固基础理论知识体系,这样才能更好地应对各种复杂的场景需求。
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