@@ -35,17 +35,17 @@ https://leetcode-cn.com/problems/burst-balloons/
35
35
- 百度
36
36
- 字节
37
37
38
- ### 思路
38
+ ## 回溯法(超时)
39
39
40
- #### 回溯法
40
+ ### 回溯法
41
41
42
- 分析一下这道题,就是要戳破所有的气球,获得硬币的最大数量,然后左右两边的气球相邻了。我的第一反应就是暴力,回溯法 。
42
+ 这道题就是要戳破所有的气球,求获得硬币的最大数量。我的第一反应就是暴力回溯 。
43
43
44
- 但是肯定会超时 ,为什么呢?因为题目给的气球数量有点多,最多 500 个;500 的阶乘,会超时爆栈;但是我们依然写一下代码,找下突破口,小伙伴们千万不要看不起暴力,暴力是优化的突破口;
44
+ 但是这种暴力算法肯定会超时 ,为什么呢?因为题目给的气球数量有点多,最多 500 个;500 的阶乘,会超时爆栈;但是我们依然写一下代码,找下突破口,小伙伴们千万不要看不起暴力,暴力是优化的突破口;
45
45
46
- 如果小伙伴对回溯法不太熟悉,我建议你记住下面的模版,也可以看我之前写的文章,回溯法基本可以使用以下的模版写。回溯法省心省力,0 智商负担。
46
+ 如果小伙伴对回溯法不太熟悉,我建议你记住下面的模版,也可以看我之前写的文章,回溯法基本可以使用以下的模版写。
47
47
48
- #### 代码
48
+ ### 代码
49
49
50
50
``` js
51
51
var maxCoins = function (nums ) {
@@ -75,50 +75,59 @@ var maxCoins = function (nums) {
75
75
};
76
76
```
77
77
78
- #### 动态规划
78
+ ## 动态规划
79
+
80
+ ### 思路
81
+
82
+ 回溯法的缺点也很明显,复杂度很高,小伙伴们可以脑补一下执行过程的状态树,这里我偷个懒就不画了;
79
83
80
- 回溯法的缺点也很明显,复杂度很高,对应本题戳气球;小伙伴们可以脑补一下执行过程的状态树,这里我偷个懒就不画了; 通过仔细观察这个状态树,我们会发现这个状态树的【选择】上,会有一些重复的选择分支;很明显存在了重复子问题;自然我就想到了能不能用动态规划来解决;
84
+ 通过仔细观察这个状态树,我们会发现这个状态树的【选择】上,会有一些重复的选择分支;很明显存在了重复子问题;自然我就想到了能不能用动态规划来解决;
81
85
82
- 判读能不能用动态规划解决,还有一个问题,就是必须存在最优子结构;什么意思呢?其实就是根据局部最优,推导出答案;假设我们戳破第 k 个气球是最优策略的最后一步,和上一步有没有联系呢?根据题目意思,戳破第 k 个,前一个和后一个就变成相邻的了,看似是会有联系,其实是没有的。因为戳破第 k 个和 k-1 个是没有联系的,脑补一下回溯法的状态树就更加明确了;
86
+ 判读能不能用动态规划解决,还有一个问题,就是必须存在最优子结构;什么意思呢?其实就是根据局部最优,推导出答案;假设我们** 戳破第 k 个气球** 是最优策略的最后一步,和上一步有没有联系呢?根据题目意思,戳破第 k 个,前一个和后一个就变成相邻的了。** 由于这种不稳定性,导致问题难以处理。一种解决方案是反向思考** 。即我们不是给你一个 nums,一个个移除数。而是从空数组开始一个个添加。
87
+
88
+ > 由于题目说明了 nums 左右各存在一个虚拟的气球,因此这里说的空数组实际指的是 [ 1,1] 这种情况,即只有两个虚拟数字。
89
+
90
+ 经过这样的反向思考,问题就变得简单起来了。经过这样的思考之后就使用动态规划解决就 ok 了。
83
91
84
92
既然用动态规划,那就老套路了,把动态规划的三个问题想清楚定义好;然后找出题目的【状态】和【选择】,然后根据【状态】枚举,枚举的过程中根据【选择】计算递推就能得到答案了。
85
93
86
94
那本题的【选择】是什么呢?就是戳哪一个气球。那【状态】呢?就是题目给的气球数量。
87
95
88
96
1 . 定义状态
89
97
90
- - 这里有个细节,就是题目说明有两个虚拟气球,nums[ -1] = nums[ n] = 1;如果当前戳破的气球是最后一个或者第一个,前面/后面没有气球了,不能乘以 0,而是乘以 1。
91
-
92
- - 定义状态的最关键两个点,往子问题(问题规模变小)想,最后一步最优策略是什么;我们假设最后戳破的气球是 k,戳破 k 获得最大数量的银币就是 nums[ i] _ nums[ k] _ nums[ j] 再加上前面戳破的最大数量和后面的最大数量,即:nums[ i] _ nums[ k] _ nums[ j] + 前面最大数量 + 后面最大数量,就是答案。
98
+ 这里有个细节,就是题目说明有两个虚拟气球,nums[ -1] = nums[ n] = 1;如果当前戳破的气球是最后一个或者第一个,前面/后面没有气球了,不能乘以 0,而是乘以 1。
93
99
94
- > 注意 i 不一定是 k - 1,同理 j 也不一定是 k + 1,因此可能 i - 1 和 i + 1 已经被戳破了 。
100
+ 定义状态的最关键两个点,往子问题(问题规模变小)想,最后一步最优策略是什么;我们假设最后戳破的气球是 k,戳破 k 获得最大数量的银币就是 ` nums[i] * nums[k] * nums[j] ` 再加上前面戳破的最大数量和后面的最大数量,即: ` nums[i] * nums[k] * nums[j] + 前面最大数量 + 后面最大数量 ` 。
95
101
96
- - 而如果我们不考虑两个虚拟气球而直接定义状态,戳到最后两个气球的时候又该怎么定义状态来避免和前面的产生联系呢?这两个虚拟气球就恰到好处了,这也是本题的一个难点之一。
97
-
98
- - 那我们可以这样来定义状态,dp[ i] [ j ] = x 表示戳破气球 i 和气球 j 之间(开区间,不包括 i 和 j)的所有气球,可以获得的最大硬币数为 x。为什么开区间?因为不能和已经计算过的产生联系,我们这样定义之后,利用两个虚拟气球,戳到最后两个气球的时候就完美的避开了所有状态的联系。
102
+ 那我们可以这样来定义状态,dp[ i] [ j ] = x 表示:戳破气球 i 和气球 j 之间(开区间,不包括 i 和 j)的所有气球,可以获得的最大硬币数为 x。为什么开区间?因为不能和已经计算过的产生联系,我们这样定义之后,利用** 两个虚拟气球** 就可完成本题。
99
103
100
104
2 . 状态转移方程
101
105
102
- - 而对于 dp[ i] [ j ] ,i 和 j 之间会有很多气球,到底该戳哪个先呢?我们直接设为 k,枚举选择最优的 k 就可以了。
103
- - 1。
104
- - 所以,最终的状态转移方程为:dp [ i ] [ j ] = max(dp [ i ] [ j ] , dp [ i ] [ k ] + dp [ k ] [ j ] + nums [ k ] _ nums [ i ] _ nums [ j ] )。由于是开区间,因此 k 为 i + 1, i + 2... j - 1。
106
+ 而对于 dp[ i] [ j ] ,i 和 j 之间会有很多气球,到底该戳哪个先呢?我们直接设为 k,枚举选择最优的 k 就可以了。所以,最终的状态转移方程为: ` dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k][j] + nums[k] * nums[i] * nums[j]) ` 。由于是开区间,因此 k 为 i + 1, i + 2... j - 1 。
107
+
108
+ > 这就是典型的枚举分割点 DP,大家一定要掌握哦 ~
105
109
106
110
3 . 初始值和边界
107
111
108
- - 由于我们利用了两个虚拟气球,边界就是气球数 n + 2
109
- - 初始值,当 i == j 时,很明显两个之间没有气球,所有为 0;
112
+ 由于我们利用了两个虚拟气球,边界就是气球数 n + 2,当 i == j 时,很明显两个之间没有气球,为 0;
110
113
111
114
4 . 如何枚举状态
112
115
113
- - 因为我们最终要求的答案是 dp[ 0] [ n + 1 ] ,就是戳破虚拟气球之间的所有气球获得的最大值;
114
- - 当 i == j 时,i 和 j 之间是没有气球的,所以枚举的状态很明显是 dp table 的左上部分,也就是 j 大于 i,如下图所示,只给出一部分方便思考。
116
+ 因为我们最终要求的答案是 dp[ 0] [ n + 1 ] ,就是戳破虚拟气球之间的所有气球获得的最大值。当 i == j 时,i 和 j 之间是没有气球的,所以枚举的状态很明显是 dp table 的左上部分,也就是 j 大于 i,如下图所示,只给出一部分方便思考。
115
117
116
118
![ ] ( https://tva1.sinaimg.cn/large/007S8ZIlly1ghltwkpbhyj30lk0aoaa9.jpg )
117
- (图有错误。图中 dp[ k] [ i ] 应该是 dp[ i] [ k ] ,dp[ j] [ k ] 应该是 dp[ k] [ j ] )
118
119
119
- > 从上图可以看出,我们需要从下到上,从左到右进行遍历。
120
+ > 图有错误。图中 dp[ k] [ i ] 应该是 dp[ i] [ k ] ,dp[ j] [ k ] 应该是 dp[ k] [ j ]
121
+
122
+ 从上图可以看出,我们需要从下到上,从左到右进行遍历。
123
+
124
+ ### 关键点
120
125
121
- #### 代码
126
+ - 这道题属于是切割型 dp
127
+ - 反向思考
128
+ - 遍历方向的确定
129
+
130
+ ### 代码
122
131
123
132
代码支持: JS, Python
124
133
@@ -164,12 +173,45 @@ class Solution:
164
173
165
174
** 复杂度分析**
166
175
167
- - 时间复杂度:$O(N ^ 3)$
168
- - 空间复杂度:$O(N ^ 2)$
176
+ 令 n 为数组长度。
177
+
178
+ - 时间复杂度:$O(n ^ 3)$
179
+ - 空间复杂度:$O(n ^ 2)$
180
+
181
+ 如果使用记忆化递归,时间复杂度和上面一样,空间复杂度是 $O(n)$,但是在力扣提交会超时,大家作为参考即可。
182
+
183
+ Python3 Code:
184
+
185
+ ``` py
186
+ class Solution :
187
+ def maxCoins (self , nums : List[int ]) -> int :
188
+ n = len (nums)
189
+ nums = [1 ] + nums + [1 ]
190
+
191
+ @lru_cache (None )
192
+ def dp (left , right ):
193
+ if left + 1 == right:
194
+ return 0
195
+ if left + 2 == right:
196
+ return nums[left] * nums[left + 1 ] * nums[left + 2 ]
197
+ ans = 0
198
+ for i in range (left + 1 , right):
199
+ ans = max (ans, nums[i] * nums[left] * nums[right] + dp(left, i) + dp(i, right))
200
+ return ans
201
+
202
+ return dp(0 , len (nums) - 1 )
203
+
204
+ ```
205
+
206
+ ## 相关题目
207
+
208
+ - [ Maximum-Additive-Score-by-Removing-Numbers] ( https://binarysearch.com/problems/Maximum-Additive-Score-by-Removing-Numbers )
209
+
210
+ ## 总结
169
211
170
- ### 总结
212
+ 简单的 dp 题目会直接告诉你怎么定义状态,告诉你怎么选择计算,你只需要根据套路判断一下能不能用 dp 解题即可,而判断能不能,往往暴力就是突破口。
171
213
172
- 简单的 dp 题目会直接告诉你怎么定义状态,告诉你怎么选择计算,你只需要根据套路判断一下能不能用 dp 解题即可,而判断能不能,往往暴力就是突破口。而困难点的 dp,我觉的都是细节问题了,要注意的细节太多了。感觉力扣加加,路西法大佬,把我领进了动态规划的大门,共勉 。
214
+ 这道题如果从空数组反向思考,则避免了因为数组变化导致的状态变化而难以处理的问题,是一种常见的技巧。另外此题属于典型的分割 DP 问题。分割 DP 问题通常都是两层循环枚举所有的左右端点,再用一层循环枚举所有的割点,也就是三层循环,时间复杂度也是 $O(n^3)$ 。
173
215
174
216
更多题解可以访问我的 LeetCode 题解仓库:https://github.com/azl397985856/leetcode 。 目前已经 30K star 啦。
175
217
0 commit comments