代码随想录算法训练营第四十一天 | 343. 整数拆分、96. 不同的二叉搜索树

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343. 整数拆分

代码随想录文章讲解

动态规划

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义

    dp[i]:分拆数字i,可以得到的最大乘积为dp[i]

  2. 确定递推公式

    可以想 dp[i]最大乘积是怎么得到的呢?

    其实可以从1遍历j,然后有两种渠道得到dp[i].

    一个是j * (i - j) 直接相乘。

    一个是j * dp[i - j],相当于是拆分(i - j)

  3. dp数组的初始化

    严格从dp[i]的定义来说,dp[0] dp[1]就不应该初始化,也就是没有意义的数值。

    只初始化dp[2] = 1,从dp[i]的定义来说,拆分数字2,得到的最大乘积是1

  4. 确定遍历顺序

    确定遍历顺序,先来看看递归公式:dp[i] = max(dp[i], max((i - j) * j, dp[i - j] * j));

    dp[i] 是依靠 dp[i - j]的状态,所以遍历i一定是从前向后遍历,先有dp[i - j]再有dp[i]

    枚举j的时候,是从1开始的。i是从3开始,这样dp[i - j]就是dp[2]正好可以通过我们初始化的数值求出来。

# Time complexity: O(N^2)
# Space complexity: O(N)
class Solution:
    def integerBreak(self, n: int) -> int:
        dp = [0] * (n + 1)
        dp[2] = 1
        for i in range(3, n + 1):
            # 假设对正整数 i 拆分出的第一个正整数是 j(1 <= j < i),则有以下两种方案:
            # 1) 将 i 拆分成 j 和 i−j 的和,且 i−j 不再拆分成多个正整数,此时的乘积是 j * (i-j)
            # 2) 将 i 拆分成 j 和 i−j 的和,且 i−j 继续拆分成多个正整数,此时的乘积是 j * dp[i-j]
            for j in range(1, i - 1):
                # 在递推公式推导的过程中,每次计算dp[i],我们取最大的值。
                dp[i] = max(dp[i], max(j * (i - j), j * dp[i - j]))
        return dp[n]

贪心

  • 每次拆成n个3,如果剩下是4,则保留4,然后相乘,但是这个结论需要数学证明其合理性!
# Time complexity: O(N)
# Space complexity: O(1)
class Solution:
    def integerBreak(self, n: int) -> int:
        if n == 2:
            return 1
        if n == 3:
            return 2
        if n == 4:
            return 4
        
        result = 1
        while n > 4:
            result *= 3
            n -= 3
        
        result *= n
        
        return result

96. 不同的二叉搜索树

代码随想录文章讲解

动态规划

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义

    dp[i]1到i为节点组成的二叉搜索树的个数为dp[i]

    也可以理解是i的不同元素节点组成的二叉搜索树的个数为dp[i] ,都是一样的。

  2. 确定递推公式

    dp[i] += dp[以j为头结点左子树节点数量] * dp[以j为头结点右子树节点数量]

    j相当于是头结点的元素,从1遍历到i为止。

    所以递推公式:dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j];j-1j为头结点左子树节点数量,i-j为以j为头结点右子树节点数量(有j-1个比j小的,i-j个比j大的)

  3. dp数组的初始化

    初始化,只需要初始化dp[0]就可以了,推导的基础,都是dp[0]

    从定义上来讲,空节点也是一棵二叉树,也是一棵二叉搜索树,这是可以说得通的。

    从递归公式上来讲,dp[以j为头结点左子树节点数量] * dp[以j为头结点右子树节点数量]中以j为头结点左子树节点数量为0,也需要dp[以j为头结点左子树节点数量] = 1, 否则乘法的结果就都变成0了。

    所以初始化dp[0] = 1

  4. 确定遍历顺序

    首先一定是遍历节点数,从递归公式:dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j]可以看出,节点数为i的状态是依靠 i之前节点数的状态。

    那么遍历i里面每一个数作为头结点的状态,用j来遍历。

# Time complexity: O(N^2)
# Space complexity: O(N)
class Solution:
    def numTrees(self, n: int) -> int:
        dp = [0] * (n+1)
        dp[0] = 1
        
        for i in range(1, n+1):
            for j in range(1, i+1):
                dp[i] += dp[j-1] * dp[i-j]
        
        return dp[n]