动态规划04:最后⼀块⽯头的重量II

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最后⼀块⽯头的重量II

力扣1049. 最后一块石头的重量 II - 力扣(LeetCode)
有一堆石头,用整数数组 stones 表示。其中 stones[i] 表示第 i 块石头的重量。
每一回合,从中选出任意两块石头,然后将它们一起粉碎。假设石头的重量分别为 x 和 y,且 x <= y。那么粉碎的可能结果如下:
如果 x == y,那么两块石头都会被完全粉碎;
如果 x != y,那么重量为 x 的石头将会完全粉碎,而重量为 y 的石头新重量为 y-x。
最后,最多只会剩下一块石头。返回此石头 最小的可能重量 。如果没有石头剩下,就返回 0。
示例 1:
输入:stones = [2,7,4,1,8,1]
输出:1
解释:
组合 2 和 4,得到 2,所以数组转化为 [2,7,1,8,1],
组合 7 和 8,得到 1,所以数组转化为 [2,1,1,1],
组合 2 和 1,得到 1,所以数组转化为 [1,1,1],
组合 1 和 1,得到 0,所以数组转化为 [1],这就是最优值。
示例 2:
输入:stones = [31,26,33,21,40]
输出:5
提示:

  • 1 <= stones.length <= 30
  • 1 <= stones[i] <= 100

仔细阅读题目每次取出两块石头相撞,求最后剩下的石头的最小重量,其实题目就是要求就是尽量将所有石头分成质量相等的两堆。那不就是和动态规划进阶03: 分割等和子集 - 掘金 (juejin.cn)一样吗?

动规五部曲:

1. 确定dp数组以及下标的含义

01背包中,dp[i] 表示: 容量为j的背包,所背的物品价值可以最⼤为dp[j]。 套到本题,dp[i]表示 背包总容量是i,最⼤可以放入的石头重量总和为dp[i]。

2. 确定递推公式

01背包的递推公式为:dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);
本题则是:dp[j] = max(dp[j], dp[j - stones[i]] + stones[i]);
⼀些朋友可能看到这dp[j - stones[i]] + stones[i]中 ⼜有- stones[i] ⼜有+stones[i],看着有点晕乎。
还是要牢记dp[j]的含义,要知道dp[j - stones[i]]为 容量为j - stones[i]的背包最⼤所背重量。

3. dp数组如何初始化

既然 dp[j]中的j表示容量,那么最⼤容量(重量)是多少呢,就是所有⽯头的重量和除2。接下来就是如何初始化dp[j]呢,因为重量都不会是负数,所以dp[j]都初始化为0就可以了,这样在递归公式dp[j] = max(dp[j], dp[j - stones[i]] + stones[i]);中dp[j]才不会初始值所覆盖。Java代码为:

int sun = 0;
for(int i : stones)
    sun += i;
int[] dp = new int[sun / 2 + 1]//注意数组下标是从0开始所以要加一

4. 确定遍历顺序

近似于01背包问题的一维dp数组遍历,应为石头都不可以重复使用所以如果使⽤⼀维dp数组,物品遍历的for循环放在外层,遍历背包的for循环放在内层,且内层for循环倒叙遍历!Java代码如下:

        for(int i = 0; i < l; i++){
            for(int j = t; j >= stones[i]; j--){
                dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - stones[i]] + stones[i]);
            }
        }

5. 举例推导dp数组

举例,输⼊:[2,4,1,1],此时target = (2 + 4 + 1 + 1)/2 = 4 ,dp数组状态图如下:

image.png
最后dp[target]⾥是容量为target的背包所能背的最⼤重量。
那么分成两堆⽯头,⼀堆⽯头的总重量是dp[target],另⼀堆就是sum - dp[target]。
在计算target的时候,target = sum / 2 因为是向下取整,所以sum - dp[target] ⼀定是⼤于等于dp[target]的。那么相撞之后剩下的最⼩⽯头重量就是 (sum - dp[target]) - dp[target]。
以上分析完毕,Java代码如下:

class Solution {
    public int lastStoneWeightII(int[] stones) {
        int l = stones.length;
        if(l == 1)
            return stones[0];
        int sun = 0;
        for(int i : stones)
            sun += i;
        int t = sun / 2;
        int[] dp = new int[t + 1];
        for(int i = 0; i < l; i++){
            for(int j = t; j >= stones[i]; j--){
                dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - stones[i]] + stones[i]);
            }
        }
        return sun - dp[t] - dp[t];
    }
}