未验证 提交 e36b4778 编写于 作者: V Volvane 提交者: GitHub

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上一篇文章 [几道智力题](https://labuladong.gitbook.io/algo) 中讨论到一个有趣的「石头游戏」,通过题目的限制条件,这个游戏是先手必胜的。但是智力题终究是智力题,真正的算法问题肯定不会是投机取巧能搞定的。所以,本文就借石头游戏来讲讲「假设两个人都足够聪明,最后谁会获胜」这一类问题该如何用动态规划算法解决。
博弈类问题的套路都差不多,下文举例讲解,其核心思路是在二维 dp 的基础上使用元组分别存储两个人的博弈结果。掌握了这个技巧以后,别人再问你什么俩海盗分宝石,俩人拿硬币的问题,你就告诉别人:我懒得想,直接给你写个算法算一下得了。
博弈类问题的套路都差不多,下文参考 [这个 YouTube 视频](https://www.youtube.com/watch?v=WxpIHvsu1RI) 的思路讲解,其核心思路是在二维 dp 的基础上使用元组分别存储两个人的博弈结果。掌握了这个技巧以后,别人再问你什么俩海盗分宝石,俩人拿硬币的问题,你就告诉别人:我懒得想,直接给你写个算法算一下得了。
我们「石头游戏」改的更具有一般性:
......@@ -215,4 +215,75 @@ int stoneGame(int[] piles) {
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
python3版本
[SCUHZS](https://github.com/brucecat)提供
这里采取的是三维的做法
```python
class Solution:
def stoneGame(self, piles: List[int]) -> bool:
n = len(piles)
# 初始化一个n*n的矩阵 dp数组
dp = [[None] * n for i in range(0, n)]
# 在三角区域填充
for i in range(n):
for j in range(i, n):
dp[i][j] = [0, 0]
# 填入base case
for i in range(0, n):
dp[i][i][0] = piles[i]
dp[i][i][1] = 0
# 斜着遍历数组
for l in range(2, n + 1):
for i in range(0, n-l+1):
j = l + i - 1
# 先手选择最左边或最右边的分数
left = piles[i] + dp[i + 1][j][1]
right = piles[j] + dp[i][j - 1][1]
# 套用状态转移方程
if left > right:
dp[i][j][0] = left
dp[i][j][1] = dp[i + 1][j][0]
else:
dp[i][j][0] = right
dp[i][j][1] = dp[i][j - 1][0]
res = dp[0][n - 1]
return res[0] - res[1] > 0
```
压缩成一维数组,以减小空间复杂度,做法如下。
```python
class Solution:
def stoneGame(self, piles: List[int]) -> bool:
dp = piles.copy()
for i in range(len(piles) - 1, -1, -1): # 从下往上遍历
for j in range(i, len(piles)): # 从前往后遍历
dp[j] = max(piles[i] - dp[j], piles[j] - dp[j - 1]) # 计算之后覆盖一维数组的对应位置
return dp[len(piles) - 1] > 0
```
......@@ -10,8 +10,8 @@
![](../pictures/souyisou.png)
相关推荐:
* [动态规划设计:最大子数组](../动态规划系列/最大子数组.md)
* [一文学会递归解题](../投稿/一文学会递归解题.md)
* [动态规划设计:最大子数组](https://labuladong.gitbook.io/algo)
* [一文学会递归解题](https://labuladong.gitbook.io/algo)
读完本文,你不仅学会了算法套路,还可以顺便去 LeetCode 上拿下如下题目:
......@@ -19,7 +19,7 @@
**-----------**
也许有读者看了前文 [动态规划详解](../动态规划系列/动态规划详解进阶.md),学会了动态规划的套路:找到了问题的「状态」,明确了 `dp` 数组/函数的含义,定义了 base case;但是不知道如何确定「选择」,也就是不到状态转移的关系,依然写不出动态规划解法,怎么办?
也许有读者看了前文 [动态规划详解](https://labuladong.gitbook.io/algo),学会了动态规划的套路:找到了问题的「状态」,明确了 `dp` 数组/函数的含义,定义了 base case;但是不知道如何确定「选择」,也就是不到状态转移的关系,依然写不出动态规划解法,怎么办?
不要担心,动态规划的难点本来就在于寻找正确的状态转移方程,本文就借助经典的「最长递增子序列问题」来讲一讲设计动态规划的通用技巧:**数学归纳思想**
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**我们的定义是这样的:`dp[i]` 表示以 `nums[i]` 这个数结尾的最长递增子序列的长度。**
PS:为什么这样定义呢?这是解决子序列问题的一个套路,后文[动态规划之子序列问题解题模板](../动态规划系列/子序列问题模板.md) 总结了几种常见套路。你读完本章所有的动态规划问题,就会发现 `dp` 数组的定义方法也就那几种。
PS:为什么这样定义呢?这是解决子序列问题的一个套路,后文[动态规划之子序列问题解题模板](https://labuladong.gitbook.io/algo) 总结了几种常见套路。你读完本章所有的动态规划问题,就会发现 `dp` 数组的定义方法也就那几种。
根据这个定义,我们就可以推出 base case:`dp[i]` 初始值为 1,因为以 `nums[i]` 结尾的最长递增子序列起码要包含它自己。
......@@ -164,7 +164,7 @@ public int lengthOfLIS(int[] nums) {
我们只要把处理扑克牌的过程编程写出来即可。每次处理一张扑克牌不是要找一个合适的牌堆顶来放吗,牌堆顶的牌不是**有序**吗,这就能用到二分查找了:用二分查找来搜索当前牌应放置的位置。
PS:旧文[二分查找算法详解](../算法思维系列/二分查找详解.md)详细介绍了二分查找的细节及变体,这里就完美应用上了,如果没读过强烈建议阅读。
PS:旧文[二分查找算法详解](https://labuladong.gitbook.io/algo)详细介绍了二分查找的细节及变体,这里就完美应用上了,如果没读过强烈建议阅读。
```java
public int lengthOfLIS(int[] nums) {
......@@ -215,4 +215,45 @@ public int lengthOfLIS(int[] nums) {
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
[Kian](https://github.com/KianKw/) 提供 C++ 代码
```c++
class Solution {
public:
int lengthOfLIS(vector<int>& nums) {
/* len 为牌的数量 */
int len = nums.size();
vector<int> top(len, 0);
/* 牌堆数初始化为0 */
int piles = 0;
for (int i = 0; i < len; i++) {
/* nums[i] 为要处理的扑克牌 */
int poker = nums[i];
/***** 搜索左侧边界的二分查找 *****/
int left = 0, right = piles;
while (left < right) {
int mid = left + (right - left) / 2;
if (top[mid] > poker) {
right = mid;
} else if (top[mid] < poker) {
left = mid + 1;
} else if (top[mid] == poker) {
right = mid;
}
}
/*********************************/
/* 没找到合适的牌堆,新建一堆 */
if (left == piles)
piles++;
/* 把这张牌放到牌堆顶 */
top[left] = poker;
}
/* 牌堆数就是 LIS 长度 */
return piles;
}
};
```
......@@ -16,7 +16,7 @@
读完本文,你不仅学会了算法套路,还可以顺便去 LeetCode 上拿下如下题目:
[买卖股票的最佳时机](https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock/solution/)
[买卖股票的最佳时机](https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock)
[买卖股票的最佳时机 II](https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-ii/)
......@@ -32,7 +32,7 @@
很多读者抱怨 LeetCode 的股票系列问题奇技淫巧太多,如果面试真的遇到这类问题,基本不会想到那些巧妙的办法,怎么办?**所以本文拒绝奇技淫巧,而是稳扎稳打,只用一种通用方法解决所用问题,以不变应万变**
这篇文章用状态机的技巧来解决,可以全部提交通过。不要觉得这个名词高大上,文学词汇而已,实际上就是 DP table,看一眼就明白了。
这篇文章参考 [英文版高赞题解](https://leetcode.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-with-transaction-fee/discuss/108870/Most-consistent-ways-of-dealing-with-the-series-of-stock-problems) 的思路,用状态机的技巧来解决,可以全部提交通过。不要觉得这个名词高大上,文学词汇而已,实际上就是 DP table,看一眼就明白了。
先随便抽出一道题,看看别人的解法:
......
......@@ -258,4 +258,66 @@ int[] dp(TreeNode root) {
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
[Shantom](https://github.com/Shantom) 提供 198. House Robber I Python3 解法代码:
```Python
class Solution:
def rob(self, nums: List[int]) -> int:
# 当前,上一间,上上间
cur, pre1, pre2 = 0, 0, 0
for num in nums:
# 当前 = max(上上间+(抢当前),上间(放弃当前))
cur = max(pre2 + num, pre1)
pre2 = pre1
pre1 = cur
return cur
```
[Shantom](https://github.com/Shantom) 提供 213. House Robber II Python3 解法代码:
```Python
class Solution:
def rob(self, nums: List[int]) -> int:
# 只有一间时不成环
if len(nums) == 1:
return nums[0]
# 该函数同198题
def subRob(nums: List[int]) -> int:
# 当前,上一间,上上间
cur, pre1, pre2 = 0, 0, 0
for num in nums:
# 当前 = max(上上间+(抢当前),上间(放弃当前))
cur = max(pre2 + num, pre1)
pre2 = pre1
pre1 = cur
return cur
# 不考虑第一间或者不考虑最后一间
return max(subRob(nums[:-1]), subRob(nums[1:]))
```
[Shantom](https://github.com/Shantom) 提供 337. House Robber III Python3 解法代码:
```Python
class Solution:
def rob(self, root: TreeNode) -> int:
# 返回值0项为不抢该节点,1项为抢该节点
def dp(root):
if not root:
return 0, 0
left = dp(root.left)
right = dp(root.right)
# 抢当前,则两个下家不抢
do = root.val + left[0] + right[0]
# 不抢当前,则下家随意
do_not = max(left) + max(right)
return do_not, do
return max(dp(root))
```
......@@ -54,7 +54,7 @@ return result;
当然,上面这个例子太简单了,不过请读者回顾一下,我们做动态规划问题,是不是一直在求各种最值,本质跟我们举的例子没啥区别,无非需要处理一下重叠子问题。
前文不[同定义不同解法](../动态规划系列/动态规划之四键键盘.md)[高楼扔鸡蛋进阶](../动态规划系列/高楼扔鸡蛋问题.md) 就展示了如何改造问题,不同的最优子结构,可能导致不同的解法和效率。
前文不[同定义不同解法](https://labuladong.gitbook.io/algo)[高楼扔鸡蛋进阶](https://labuladong.gitbook.io/algo) 就展示了如何改造问题,不同的最优子结构,可能导致不同的解法和效率。
再举个常见但也十分简单的例子,求一棵二叉树的最大值,不难吧(简单起见,假设节点中的值都是非负数):
......
......@@ -147,4 +147,29 @@ else:
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
[Shawn](https://github.com/Shawn-Hx) 提供 Java 代码:
```java
public int longestCommonSubsequence(String text1, String text2) {
// 字符串转为char数组以加快访问速度
char[] str1 = text1.toCharArray();
char[] str2 = text2.toCharArray();
int m = str1.length, n = str2.length;
// 构建dp table,初始值默认为0
int[][] dp = new int[m + 1][n + 1];
// 状态转移
for (int i = 1; i <= m; i++)
for (int j = 1; j <= n; j++)
if (str1[i - 1] == str2[j - 1])
// 找到LCS中的字符
dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
else
dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]);
return dp[m][n];
}
```
......@@ -243,7 +243,7 @@ def superEggDrop(self, K: int, N: int) -> int:
return dp(K, N)
```
这里就不展开其他解法了,留在下一篇文章 [高楼扔鸡蛋进阶](../动态规划系列/高楼扔鸡蛋进阶.md)
这里就不展开其他解法了,留在下一篇文章 [高楼扔鸡蛋进阶](https://labuladong.gitbook.io/algo)
我觉得吧,我们这种解法就够了:找状态,做选择,足够清晰易懂,可流程化,可举一反三。掌握这套框架学有余力的话,再去考虑那些奇技淫巧也不迟。
......
......@@ -310,4 +310,36 @@ void BST(TreeNode root, int target) {
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
[dekunma](https://www.linkedin.com/in/dekun-ma-036a9b198/)提供第98题C++代码:
```C++
/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
* int val;
* TreeNode *left;
* TreeNode *right;
* TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
bool isValidBST(TreeNode* root) {
// 用helper method求解
return isValidBST(root, nullptr, nullptr);
}
bool isValidBST(TreeNode* root, TreeNode* min, TreeNode* max) {
// base case, root为nullptr
if (!root) return true;
// 不符合BST的条件
if (min && root->val <= min->val) return false;
if (max && root->val >= max->val) return false;
// 向左右子树分别递归求解
return isValidBST(root->left, min, root)
&& isValidBST(root->right, root, max);
}
};
```
......@@ -230,4 +230,25 @@ void reverse(int[] nums) {
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
[ryandeng32](https://github.com/ryandeng32/) 提供 Python 代码
```python
class Solution:
def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool:
# 检查链表头是否为None,是的话则不可能为环形
if head is None:
return False
# 快慢指针初始化
slow = fast = head
# 若链表非环形则快指针终究会遇到None,然后退出循环
while fast.next and fast.next.next:
# 更新快慢指针
slow = slow.next
fast = fast.next.next
# 快指针追上慢指针则链表为环形
if slow == fast:
return True
# 退出循环,则链表有结束,不可能为环形
return False
```
......@@ -12,8 +12,8 @@
**最新消息:关注公众号参与活动,有机会成为 [70k star 算法仓库](https://github.com/labuladong/fucking-algorithm) 的贡献者,机不可失时不再来**
相关推荐:
* [东哥吃葡萄时竟然吃出一道算法题!](../高频面试系列/吃葡萄.md)
* [如何寻找缺失的元素](../高频面试系列/消失的元素.md)
* [东哥吃葡萄时竟然吃出一道算法题!](https://labuladong.gitbook.io/algo)
* [如何寻找缺失的元素](https://labuladong.gitbook.io/algo)
读完本文,你不仅学会了算法套路,还可以顺便去 LeetCode 上拿下如下题目:
......
......@@ -432,4 +432,35 @@ class LRUCache {
node* head, *tail;
};
```
```
```python3
"""
所谓LRU缓存,根本的难点在于记录最久被使用的键值对,这就设计到排序的问题,
在python中,天生具备排序功能的字典就是OrderDict。
注意到,记录最久未被使用的键值对的充要条件是将每一次put/get的键值对都定义为
最近访问,那么最久未被使用的键值对自然就会排到最后。
如果你深入python OrderDict的底层实现,就会知道它的本质是个双向链表+字典。
它内置支持了
1. move_to_end来重排链表顺序,它可以让我们将最近访问的键值对放到最后面
2. popitem来弹出键值对,它既可以弹出最近的,也可以弹出最远的,弹出最远的就是我们要的操作。
"""
from collections import OrderedDict
class LRUCache:
def __init__(self, capacity: int):
self.capacity = capacity # cache的容量
self.visited = OrderedDict() # python内置的OrderDict具备排序的功能
def get(self, key: int) -> int:
if key not in self.visited:
return -1
self.visited.move_to_end(key) # 最近访问的放到链表最后,维护好顺序
return self.visited[key]
def put(self, key: int, value: int) -> None:
if key not in self.visited and len(self.visited) == self.capacity:
# last=False时,按照FIFO顺序弹出键值对
# 因为我们将最近访问的放到最后,所以最远访问的就是最前的,也就是最first的,故要用FIFO顺序
self.visited.popitem(last=False)
self.visited[key]=value
self.visited.move_to_end(key) # 最近访问的放到链表最后,维护好顺序
```
......@@ -112,4 +112,28 @@ char leftOf(char c) {
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
```java
//基本思想:每次遇到左括号时都将相对应的右括号')',']'或'}'推入堆栈
//如果在字符串中出现右括号,则需要检查堆栈是否为空,以及顶部元素是否与该右括号相同。如果不是,则该字符串无效。
//最后,我们还需要检查堆栈是否为空
public boolean isValid(String s) {
Deque<Character> stack = new ArrayDeque<>();
for(char c : s.toCharArray()){
//是左括号就将相对应的右括号入栈
if(c=='(') {
stack.offerLast(')');
}else if(c=='{'){
stack.offerLast('}');
}else if(c=='['){
stack.offerLast(']');
}else if(stack.isEmpty() || stack.pollLast()!=c){//出现右括号,检查堆栈是否为空,以及顶部元素是否与该右括号相同
return false;
}
}
return stack.isEmpty();
}
```
......@@ -178,4 +178,41 @@ int countPrimes(int n) {
<img src="../pictures/qrcode.jpg" width=200 >
</p>
======其他语言代码======
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======其他语言代码======
C++解法:
采用的算法是埃拉托斯特尼筛法
埃拉托斯特尼筛法的具体内容就是:**要得到自然数n以内的全部素数,必须把不大于根号n的所有素数的倍数剔除,剩下的就是素数。**
同时考虑到大于2的偶数都不是素数,所以可以进一步优化成:**要得到自然数n以内的全部素数,必须把不大于根号n的所有素数的奇数倍剔除,剩下的奇数就是素数。**
此算法其实就是上面的Java解法所采用的。
这里提供C++的代码:
```C++
class Solution {
public:
int countPrimes(int n) {
int res = 0;
bool prime[n+1];
for(int i = 0; i < n; ++i)
prime[i] = true;
for(int i = 2; i <= sqrt(n); ++i) //计数过程
{ //外循环优化,因为判断一个数是否为质数只需要整除到sqrt(n),反推亦然
if(prime[i])
{
for(int j = i * i; j < n; j += i) //内循环优化,i*i之前的比如i*2,i*3等,在之前的循环中已经验证了
{
prime[j] = false;
}
}
}
for (int i = 2; i < n; ++i)
if (prime[i]) res++; //最后遍历统计一遍,存入res
return res;
}
};
```
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