01背包与完全背包算法

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1. 区别

完全背包中元素可以重复利用,而01背包中元素只能取一次

在转移方程上,体现能否重复使用dp[i-1]与dp[i]的区别

// 01背包
dp[i][j] = min(dp[i-1][j - coins[i-1]] + 1, dp[i][j]); 
// 完全背包
dp[i][j] = min(dp[i][j - coins[i-1]] + 1, dp[i][j]); 
             

ps: 如果不理解,一定要多画i,j的二维图!

2. 具体示例

2.1 LeetCode 1049. 最后一块石头的重量 II
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。

题解: 先将该题分解为找到 总石头总量/2能组成的最大石头。石头不能重复选属于01背包

        int weight = 0;
        for (int stone : stones) {
            weight += stone;
        }
        int weight1 = weight/2;
        int dp[][] = new int[stones.length+1][weight1+1];
        for (int i = 1; i <= stones.length; i++) {
            for (int j = 0; j <= weight1; j++) {
                dp[i][j] = dp[i - 1][j];
                if (j >= stones[i-1]) {
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j - stones[i-1]] + stones[i-1], dp[i][j]);
                }
            }
        }
        return weight - (2 * dp[stones.length][weight1]);
2.2 LeetCode 322. 零钱兑换
给你一个整数数组 coins ,表示不同面额的硬币;以及一个整数 amount ,表示总金额。
计算并返回可以凑成总金额所需的 最少的硬币个数 。如果没有任何一种硬币组合能组成总金额,返回 -1 。
你可以认为每种硬币的数量是无限的。
 
示例 1:

输入:coins = [1, 2, 5], amount = 11
输出:3 
解释:11 = 5 + 5 + 1

题解:即找出和为target的最少硬币数(最多也可以),硬币可以重复选,属于完全背包。

        int[][] dp = new int[coins.length+1][amount + 1];
        for (int i = 0; i < dp.length; i++) {
            Arrays.fill(dp[i], amount + 1);

        }
        dp[0][0] = 0;
        for (int i = 1; i <= coins.length; i++) {
            for (int j = 0; j < (amount + 1); j++) {
                dp[i][j] = dp[i - 1][j];
                if (j >= coins[i-1]) {
                    dp[i][j] = Math.min(dp[i][j - coins[i-1]] + 1, dp[i][j]);
                }
            }
        }
        return dp[coins.length][amount] > amount ? -1 : dp[coins.length][amount];

2.3 总结

对比两个转移方程:

dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j - stones[i-1]] + stones[i-1], dp[i][j]);
dp[i][j] = Math.min(dp[i][j - coins[i-1]] + 1, dp[i][j]);
除了每题各自的一些细节处理外,转移方程基本一致,主要体现在元素是否可重复利用。各自的通用公式(灵活运用):
               dp[i][j] = dp[i - 1][j];
               if (j >= coins[i-1]) {
                    dp[i][j] = Math.min(dp[i-1][j - coins[i-1]] + 1, dp[i][j]); // 01背包
                    dp[i][j] = Math.min(dp[i][j - coins[i-1]] + 1, dp[i][j]); // 完全背包
                }