力扣动态规划基础版(斐波那契类型)

70. 爬楼梯https://leetcode.cn/problems/climbing-stairs/

70.爬楼梯

方法一 动态规划

考虑转移方程和边界条件:

f(x) = f(x -1) + f(x - 2);f(1) = 1;f(2) = 2;

java 复制代码
class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        //到第一阶的方法
        int p = 1;
        //到第二阶的方法
        int q = 2;
        if(n == 1){
            return p;
        }
            else if(n ==2){
                return q;
            }
            else{
                int r = 3;
                for(int i = 3; i <= n; i++){
                    r = q + p;
                    p = q;
                    q = r;
                }
                return r;
            }
    }
}

时间复杂度为O(n)

方法二 矩阵快速幂

需要构造一下 ,对于齐次线性传递

java 复制代码
class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        int [][] q= {{1,1},{1,0}};
        int[][] res = pow(n,q);
        return res[0][0];
    }

    //做一个矩阵的乘方
    public int[][] pow(int n,int[][] a){
        //做一个单位矩阵
        int[][] ret  = {{1,0},{0,1}};
        while(n > 0){
            //用到一个位运算
            if((n & 1) == 1){
                ret = multiply(ret,a);
            }
            n >>= 1;
            a = multiply(a,a);
        }
        return ret;
    }

    //根据构造的矩阵定义
    public int[][] multiply(int a[][],int b[][]){
        int c[][] = new int[2][2];
        for(int i = 0; i < 2; i++){
            for(int j = 0;j < 2;j++){
                c[i][j] = a[i][0] * b[0][j] + a[i][1] * b[1][j];
            }
        }
        return c;
    }
}

关于为什么第一个元素就是结果:

这里如果麻烦一点的话,假如这个初始向量不是1,1那你可以先用这个操作,然后最后×初始向量,但是要重新定义一个函数就是1*2的矩阵和2*2的矩阵相乘的方法

509.斐波那契数

509. 斐波那契数https://leetcode.cn/problems/fibonacci-number/

方法一 动态规划

和爬楼梯的转移条件都是一模一样的

java 复制代码
class Solution {
    public int fib(int n) {
        int p = 0,q = 1,r = 0;
        if(n < 2)
        {
            return n;
        }
        else{
        for(int i = 2; i <= n; i++){
            r = p + q;
            p = q;
            q = r;
        }
        return r;
        }
    }
}

方法二 矩阵快速幂

和爬楼梯唯一的不同点就是主函数要用n -1

java 复制代码
class Solution {
    public int fib(int n) {
         if (n < 2) {
            return n;
        }
        int  r[][] = {{1,1},{1,0}};
       int res[][] =  pow(n - 1,r);
        return res[0][0];
    }
    public int[][] pow(int n ,int[][] c){
        int [][]r = {{1,0},{0,1}};
        while(n > 0){
            if((n & 1) == 1){
                r = mul(r,c);
            }
            n >>= 1;
            c = mul(c,c);
        }
        return r;
    }

    public int[][] mul(int a[][],int b[][]){
        int r[][]  = new int[2][2];
        for(int i = 0; i < 2; i++){
            for(int j = 0;j < 2; j++){
                r[i][j] = a[i][0] * b[0][j] +  a[i][1]*b[1][j];
            }
        }
           return r;
    }

}

1137.第N个泰伯那契数

1137. 第 N 个泰波那契数https://leetcode.cn/problems/n-th-tribonacci-number/

方法一 动态规划

java 复制代码
class Solution {
    public int tribonacci(int n) {
        int p = 0,q = 1,r = 1;
        if(n == 0){
            return 0;
        }
        else if(n == 1){
            return 1; 
        }
        else if(n == 2){
            return 1;
        }
        else{
        for(int i = 3; i <= n; i++){
          int   m = p + q + r;
            p = q;
            q = r;
            r = m;
        }
        return r;
        }
    }
}
java 复制代码
class Solution {
    public int tribonacci(int n) {
        int p = 0,q = 1,r = 1;
        if(n == 0){
            return 0;
        }
        else if(n == 1){
            return 1; 
        }
        else if(n == 2){
            return 1;
        }
        else{
        for(int i = 3; i <= n; i++){
          int   m = p + q + r;
            p = q;
            q = r;
            r = m;
        }
        return r;
        }
    }
}

746.使用最小花费爬楼梯

746. 使用最小花费爬楼梯https://leetcode.cn/problems/min-cost-climbing-stairs/分析一手核心问题还是找到这个状态转移方程

java 复制代码
dp[i] = Math.min(dp[i -1] + cost[i -1], dp[i -2] + cost[i -2]);
java 复制代码
class Solution {
    public int minCostClimbingStairs(int[] cost) {
        int n = cost.length;
        int[] dp = new int[n + 1];
        dp[0] = dp[1] = 0;
        for(int i = 2;i <= n;++i){
            dp[i] = Math.min(dp[i -1] + cost[i -1], dp[i -2] + cost[i -2]);
        }
        return dp[n];
    }
}

时间:O(n) 空间O(n),可以发现第i项只和i -1 和i -2相关,所以可以用一个滚轮降低空间复杂度

java 复制代码
class Solution {
    public int minCostClimbingStairs(int[] cost) {
        int n = cost.length;
        int[] dp = new int[n + 1];
        int pre = 0; int cur = 0;
        for(int i = 2;i <= n;++i){
           int nex = Math.min(cur + cost[i - 1],pre + cost[i - 2]);
           pre = cur;
           cur = nex;
        }
        return cur;
    }
}

这样的话空间复杂度就是O(1)了

198.打家劫舍

198. 打家劫舍https://leetcode.cn/problems/house-robber/核心还是去找边界条件和这个状态转移方程,这个题目状态转移方程没以前那么好想两种假设:

1.偷窃第k间房屋,就不能偷窃第k - 1间房屋,偷窃总金额为前 k−2 间房屋的最高总金额与第 k 间房屋的金额之和。

2.不偷窃第 k 间房屋,偷窃总金额为前 k−1 间房屋的最高总金额。

边界条件:dp[0]的话就是nums【0】,dp【1】的话就是两个最大的、

状态转移方程:

java 复制代码
dp[i] = Math.max(dp[i - 1],dp[i - 2] + nums[i]);
java 复制代码
class Solution {
    public int rob(int[] nums) {
        if(nums == null){
            return 0;
        }
        int length = nums.length;
        if(length == 1){
            return nums[0];
        }
        int[] dp = new int[length];
        dp[0] = nums[0];
        dp[1] = Math.max(nums[0],nums[1]);
        for(int i = 2; i < length; i++){
            dp[i] = Math.max(dp[i - 1],dp[i - 2] + nums[i]);
        }
        return dp[length -1];
    }
}

模仿上一道题,这个题也能变成轮询的问题,降低空间复杂度

java 复制代码
class Solution {
    public int rob(int[] nums) {
        if(nums == null){
            return 0;
        }
        int length = nums.length;
        if(length == 1){
            return nums[0];
        }
        if(length == 2){
            return Math.max(nums[0],nums[1]);
        }
        int pre = nums[0];
        int cur = Math.max(nums[0],nums[1]);
        for(int i = 2; i < length; i++){
           int nex = Math.max(cur,pre + nums[i]);
           pre = cur;
           cur = nex;
        }
        return cur;
    }
}

740.删除并获得点数

740. 删除并获得点数https://leetcode.cn/problems/delete-and-earn/题目有一点晦涩难懂,看了题解以后恍然大悟,发现就是一个乱序的打家劫舍哈哈哈,需要找出这个最大值,做一个数组,再用打家劫舍的函数就解决了,这个第一次做有点难想到动态规划

java 复制代码
class Solution {
    public int deleteAndEarn(int[] nums) {
        int Maxval = 0;
        for(int val : nums){
            Maxval = Math.max(val,Maxval);
        }
        int [] sums = new int[Maxval + 1];//
        for(int val : nums){
            sums[val] += val;
        }
        return rob(sums);
    }
//纯打家劫舍
    public int rob(int[] nums){
        int n = nums.length;
        int dp[] = new int[n];
        dp[0] = nums[0];
        dp[1] = Math.max(nums[0],nums[1]);
        for(int i = 2; i < n; ++i){
            dp[i] = Math.max(dp[i - 1],dp[i - 2] + nums[i]);
        }
        return dp[n - 1];
    }
}
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