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Day40: 完全背包 LeedCode 518. 零钱兑换 II 377. 组合总和 Ⅳ 70. 爬楼梯 (进阶)

完全背包和01背包问题唯一不同的地方就是,每种物品有无限件

dp[i][j]:表示前i件(包含第i件)物品能让容量为j的背包获得的最大价值

1.不放第i件物品,这里和01背包一样,dp[i][j]=dp[i-1][j]

2.放第i件物品,这里和01背包有区别,由于每件物品可以反复取,dp[i][j]=d[i][j-weight[i]]+value[i] ,01背包由于只能放一次,故当前方程由上一件物品得出,为dp[i][j]=d[i-1][j-weight[i]]+value[i] 

用一维dp数组解决完全背包:

dp[i]表示容量为i的背包能装的最大价值

dp[i]=max(dp[i],dp[i-weight[i]]+value[i]);

注意:

完全背包的两重循环可以交换位置,右递归方程式可知,dp[i] 是根据 下标i之前所对应的dp[i]计算出来的。 只要保证下标j之前的dp[j]都是经过计算的就可以了。在完全背包中,对于一维dp数组来说,其实两个for循环嵌套顺序是无所谓的!当然二维数组的for循环嵌套顺序也是无所谓的


52. 携带研究材料(第七期模拟笔试)

时间限制:1.000S  空间限制:128MB

题目描述

小明是一位科学家,他需要参加一场重要的国际科学大会,以展示自己的最新研究成果。他需要带一些研究材料,但是他的行李箱空间有限。这些研究材料包括实验设备、文献资料和实验样本等等,它们各自占据不同的重量,并且具有不同的价值。

小明的行李箱所能承担的总重量为 N,问小明应该如何抉择,才能携带最大价值的研究材料,每种研究材料可以选择无数次,并且可以重复选择。

输入描述

第一行包含两个整数,N,V,分别表示研究材料的种类和行李空间 

接下来包含 N 行,每行两个整数 wi 和 vi,代表第 i 种研究材料的重量和价值

输出描述

输出一个整数,表示最大价值。

输入示例
4 5
1 2
2 4
3 4
4 5
输出示例
10
提示信息

第一种材料选择五次,可以达到最大值。

数据范围:

1 <= N <= 10000;
1 <= V <= 10000;
1 <= wi, vi <= 10^9.

二维数组:

import java.util.*;
class Main{
    public static void main(String[] args){
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int n= scanner.nextInt();
        int m= scanner.nextInt();
        int[][] dp=new int[n][m+1];
        int[] w=new int[n];
        int[] v=new int[n];
        for(int i=0;i<n;i++){
            w[i]=scanner.nextInt();
            v[i]=scanner.nextInt();
        }
        //初始化
        for(int i=w[0];i<=m;i++){
            dp[0][i]=dp[0][i-w[0]]+v[0];
        }
        for(int i=1;i<n;i++){
            for(int j=1;j<=m;j++){
                if(j>=w[i])
                dp[i][j]=Math.max(dp[i-1][j],dp[i][j-w[i]]+v[i]);
                else{
                    dp[i][j]=dp[i-1][j];
                }
            }
        }
        System.out.println(dp[n-1][m]);
    }
}

一维数组:

import java.util.*;
class Main{
    public static void main(String[] args){
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int n= scanner.nextInt();
        int m= scanner.nextInt();
        int[] dp=new int[m+1];
        int[] w=new int[n];
        int[] v=new int[n];
        for(int i=0;i<n;i++){
            w[i]=scanner.nextInt();
            v[i]=scanner.nextInt();
        }
        //初始化
        for(int i=w[0];i<=m;i++){
            dp[i]=dp[i-w[0]]+v[0];
        }
        for(int i=1;i<n;i++){
            for(int j=1;j<=m;j++){
                if(j>=w[i])
                dp[j]=Math.max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]);
             
            }
        }
        System.out.println(dp[m]);
    }
}

518. 零钱兑换 II

给你一个整数数组 coins 表示不同面额的硬币,另给一个整数 amount 表示总金额。

请你计算并返回可以凑成总金额的硬币组合数。如果任何硬币组合都无法凑出总金额,返回 0 。

假设每一种面额的硬币有无限个。 

题目数据保证结果符合 32 位带符号整数。

示例 1:

输入:amount = 5, coins = [1, 2, 5]
输出:4
解释:有四种方式可以凑成总金额:
5=5
5=2+2+1
5=2+1+1+1
5=1+1+1+1+1

示例 2:

输入:amount = 3, coins = [2]
输出:0
解释:只用面额 2 的硬币不能凑成总金额 3 。

示例 3:

输入:amount = 10, coins = [10] 
输出:1

提示:

  • 1 <= coins.length <= 300
  • 1 <= coins[i] <= 5000
  • coins 中的所有值 互不相同
  • 0 <= amount <= 5000

思路:

动态规划五部曲:

1.确定dp数组以及下标的含义

dp[i]:凑成总金额i的总组合数

2.确定递推公式

dp[j] += dp[j - coins[i]];

3.dp数组的初始化

首先dp[0]一定要为1,dp[0] = 1是 递归公式的基础。如果dp[0] = 0 的话,后面所有推导出来的值都是0了。

4.确定遍历顺序

本题中我们是外层for循环遍历物品(钱币),内层for遍历背包(金钱总额),还是外层for遍历背包(金钱总额),内层for循环遍历物品(钱币)呢?

这里不是普通的完全背包问题,因为纯完全背包求得装满背包的最大价值是多少,和凑成总和的元素有没有顺序没关系

题目中求的硬币组合数,不是排列数,也就是说凑成3块,{1,2}和{2,1}是同一种情况

对于

amount = 5, coins = [1, 2, 5]

1).外层for循环遍历物品(钱币),内层for遍历背包(金钱总额):

这是在求组合数:

2).外层for遍历背包(金钱总额),内层for循环遍历物品(钱币) :

这是在求排列数(一维数组):

例如求和为3时,求出了三种结果:{1,1,1}{1,2}{2,1}

综上,采用

代码参考:外层for循环遍历物品(钱币),内层for遍历背包(金钱总额)

class Solution {
    public int change(int amount, int[] coins) {
    int[][] dp=new int[coins.length][amount+1];
    //初始化
    dp[0][0]=1;
    for(int i=coins[0];i<=amount;i++){
        dp[0][i]=dp[0][i-coins[0]];
    }
    for(int i=1;i<coins.length;i++){
        for(int j=0;j<=amount;j++){
            if(j>=coins[i])
            dp[i][j]=dp[i-1][j]+dp[i][j-coins[i]];
            else{
                dp[i][j]=dp[i-1][j];
            }
        }
    }
    return dp[coins.length-1][amount];
    }
}
class Solution {
    public int change(int amount, int[] coins) {
    int[] dp=new int[amount+1];
    //初始化
    dp[0]=1;
    for(int i=0;i<coins.length;i++){
        for(int j=coins[i];j<=amount;j++){
          
            dp[j]+=dp[j-coins[i]];
           
        }
    }
    return dp[amount];
    }
}

 


377. 组合总和 Ⅳ

给你一个由 不同 整数组成的数组 nums ,和一个目标整数 target 。请你从 nums 中找出并返回总和为 target 的元素组合的个数。

题目数据保证答案符合 32 位整数范围。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3], target = 4
输出:7
解释:
所有可能的组合为:
(1, 1, 1, 1)
(1, 1, 2)
(1, 2, 1)
(1, 3)
(2, 1, 1)
(2, 2)
(3, 1)
请注意,顺序不同的序列被视作不同的组合。

示例 2:

输入:nums = [9], target = 3
输出:0

提示:

  • 1 <= nums.length <= 200
  • 1 <= nums[i] <= 1000
  • nums 中的所有元素 互不相同
  • 1 <= target <= 1000

思路:

外层for遍历背包(数的和),内层for循环遍历物品 :

这是在求排列数(只能用一维数组):

class Solution {
    public int combinationSum4(int[] nums, int target) {
       int[] dp=new int[target+1];
       dp[0]=1;
       //遍历背包容量
       for(int i=0;i<=target;i++){
        //遍历数组
        for(int j=0;j<nums.length;j++){
            if(i>=nums[j]){
                dp[i]+=dp[i-nums[j]];
            }
        }
       }
       return dp[target];
    }
}

爬楼梯(进阶版)

时间限制:1.000S  空间限制:128MB

题目描述
假设你正在爬楼梯。需要 n 阶你才能到达楼顶。 

每次你可以爬至多m (1 <= m < n)个台阶。你有多少种不同的方法可以爬到楼顶呢? 

注意:给定 n 是一个正整数。

输入描述
输入共一行,包含两个正整数,分别表示n, m

输出描述
输出一个整数,表示爬到楼顶的方法数。

输入示例
3 2
输出示例
3
提示信息
数据范围:
1 <= m < n <= 32;

当 m = 2,n = 3 时,n = 3 这表示一共有三个台阶,m = 2 代表你每次可以爬一个台阶或者两个台阶。

此时你有三种方法可以爬到楼顶。

1 阶 + 1 阶 + 1 阶段
1 阶 + 2 阶
2 阶 + 1 阶
思路:本题与完全背包类似 ,可翻译为1到m个物品,重量分别是1,2....m,每个物品可以取多次,装满背包有多少种方法,注意2,1和1,2,是两种,这是完全背包的排列问题

import java.util.*;
class Main{
    public static void main(String[] args){
        int n,m;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        n=scanner.nextInt();
        m=scanner.nextInt();
        int[] dp=new int[n+1];//爬到i阶的方法数
        //初始化
        dp[0]=1;
        for(int i=1;i<=n;i++){
            for(int j=1;j<=m&&j<=i;j++){
                dp[i]+=dp[i-j];
            }
        }
        System.out.println(dp[n]);
    }
}

;