【动态规划】斐波那契数列模型

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  • 本专栏主要记录本人的基础算法学习以及LeetCode刷题记录,按专题划分
  • 每题主要记录:(1)本人解法 + 本人屎山代码;(2)优质解法 + 优质代码;(3)精益求精,更好的解法和独特的思想(如果有的话)
  • 文章中的理解仅为个人理解。如有错误,感谢纠错

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斐波那契数列模型

题目

  • 动态规划要点
  • [1137. 第 N 个泰波那契数](#1137. 第 N 个泰波那契数)
  • [面试题 08.01. 三步问题](#面试题 08.01. 三步问题)
  • [746. 使用最小花费爬楼梯](#746. 使用最小花费爬楼梯)

动态规划要点

动态规划分成五大要点,这五点都和要创建的dp表有关,dp表可以帮助我们快速得到题目答案:

  • 状态表示(重点)
    • 是什么?:dp[i]的值所代表的含义
    • 怎么得到?
      • 题目要求
      • 经验 + 题目分析
        • 经验:以某一个位置为结尾 / 为开头根据题目要求来分析
      • 分析问题时,发现重复子问题
  • 状态转移方程(难点)
    • 即:dp[i]等于什么
  • 初始化
    • 初始化 ,并且保证填表的时候不越界
  • 填表顺序
  • 返回值
    • 根据题目要求,通过状态表示得到

空间优化(这个属于在能解决问题的基础上,进行算法优化了,不是我们前期的目标)

但是第1137 讲一下

1137. 第 N 个泰波那契数

题目链接:https://leetcode.cn/problems/n-th-tribonacci-number/description/


动态规划第一题,好好捋一下思路。

优质解

思路:

  • 状态表示:dp[i]表示第 i 个泰波那契数
  • 状态转移方程:dp[i] = dp[i - 3] + dp[i - 2] + dp[i - 1]
  • 初始化:dp[0] = 0; dp[1] = 1; dp[2] = 1
  • 填表顺序:从左往右
  • 返回值:dp[n]

代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int tribonacci(int n) 
    {
        // 处理特殊情况
        if(n == 0) return 0;
        if(n == 1 || n == 2) return 1; 
        vector<int> dp(n + 1);
        dp[0] = 0; dp[1] = 1; dp[2] = 1; // 初始化
        for(int i = 3; i <= n; i++)
            dp[i] = dp[i - 3] + dp[i - 2] + dp[i - 1]; // 从左往右填表
        return dp[n];
    }
};

时间复杂度:
空间复杂度:

本题的空间优化:

利用滚动数组,只记录前三个数的值(因为计算第 i 个数,只需要前三个数的值)

优化后的代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int tribonacci(int n) 
    {
        // 处理特殊情况
        if(n == 0) return 0;
        if(n == 1 || n == 2) return 1; 
        int a = 0, b = 1, c = 1, ans = 0; // 初始化
        for(int i = 0; i <= n - 3; i++)
        {
            ans = a + b + c;
            a = b; b = c; c = ans;
        }
        return ans;
    }
};

面试题 08.01. 三步问题

题目链接:https://leetcode.cn/problems/three-steps-problem-lcci/description/

优质解

思路:

  • 状态表示:dp[i]表示:到第 i 个台阶的总方法数
  • 状态转移方程:
    • 首先,我们要搞清楚:只要有一步不同就是不同方案
    • 那么,假如此时在 i 位置,则从i - 3、i - 2、i - 1都可以到 位置i
      • i - 3i:直接走三步(一种方法),注意,这里不能选择走一步和两步,一维会走到i - 2i - 1上,这时候就不是不同方案了
      • i - 2i:直接走两步(一种方法)
      • i - 1i:走一步(一种走法,也就是说:最后一步如果这么走,那其实方法的总数就等于dp[i - 1]
    • 方程:dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2] + dp[i - 3]
  • 初始化:dp[1] = 1; dp[2] = 2; dp[3] = 4;
  • 填表顺序:从左往右,线性的
  • 返回值:dp[n]

代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int waysToStep(int n) 
    {
        // 处理边界情况
        if(n == 1 || n == 2) return n;
        if(n == 3) return 4;

        vector<int> dp(n + 1);
        dp[1] = 1; dp[2] = 2; dp[3] = 4;
        for(int i = 4; i <= n; i++)
            dp[i] = ((dp[i - 1] + dp[i - 2]) % 1000000007 + dp[i - 3]) % 1000000007; // 每次相加都% 防止溢出
        return dp[n] ;
    }
};

时间复杂度:O(n)
空间复杂度:O(n)


746. 使用最小花费爬楼梯

题目链接:https://leetcode.cn/problems/min-cost-climbing-stairs/description/

个人解

思路:

  • 状态表示:dp[i] 爬到第 i 个台阶的最小费用
  • 状态转移方程:dp[i] = min(dp[i - 1] + cost[i - 1], dp[i - 2] + cost[i - 2]);
  • 初始化:dp[0] = 0; dp[1] = 0;
  • 填表顺序:从左往右
  • 返回值:dp[n]

用时:3:00

屎山代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int minCostClimbingStairs(vector<int>& cost) 
    {
        int n = cost.size();
        vector<int> dp(n + 1);
        dp[0] = 0; dp[1] = 0;
        for(int i = 2; i <= n; i++)
            dp[i] = min(dp[i - 1] + cost[i - 1], dp[i - 2] + cost[i - 2]);
        return dp[n];
    }
};

时间复杂度:O(n)
空间复杂度:O(n)


🌈我的分享也就到此结束啦🌈

要是我的分享也能对你的学习起到帮助,那简直是太酷啦!

若有不足,还请大家多多指正,我们一起学习交流!

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感谢大家的观看和支持!祝大家都能得偿所愿,天天开心!!!

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