代码随想录算法训练营第四十四天 |完全背包、518. 零钱兑换 II、377. 组合总和 Ⅳ

87 阅读4分钟

完全背包

有N件物品和一个最多能背重量为W的背包。第i件物品的重量是weight[i],得到的价值是value[i] 。每件物品都有无限个(也就是可以放入背包多次) ,求解将哪些物品装入背包里物品价值总和最大。

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

  • 01背包和完全背包唯一不同就是体现在遍历顺序上,所以本文就不去做动规五部曲了,我们直接针对遍历顺序经行分析!

  • 首先在回顾一下01背包的核心代码

    for(int i = 0; i < weight.size(); i++) { // 遍历物品
        for(int j = bagWeight; j >= weight[i]; j--) { // 遍历背包容量
            dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);
        }
    }
    

    我们知道01背包内嵌的循环是从大到小遍历,为了保证每个物品仅被添加一次。

    而完全背包的物品是可以添加多次的,所以要从小到大去遍历,即:

    // 先遍历物品,再遍历背包
    for(int i = 0; i < weight.size(); i++) { // 遍历物品
        for(int j = weight[i]; j <= bagWeight ; j++) { // 遍历背包容量
            dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);
    ​
        }
    }
    
  • 在完全背包中,对于一维dp数组来说,其实两个for循环嵌套顺序同样无所谓!

  • 先遍历背包在遍历物品,代码如下:

    // 先遍历背包,再遍历物品
    for(int j = 0; j <= bagWeight; j++) { // 遍历背包容量
        for(int i = 0; i < weight.size(); i++) { // 遍历物品
            if (j - weight[i] >= 0) dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);
        }
        cout << endl;
    }
    
  • 对于纯完全背包问题,其for循环的先后循环是可以颠倒的! 但如果题目稍稍有点变化,就会体现在遍历顺序上。如果问装满背包有几种方式的话? 那么两个for循环的先后顺序就有很大区别了,而leetcode上的题目都是这种稍有变化的类型。
# 先遍历物品,再遍历背包
def test_complete_pack1():
    weight = [1, 3, 4]
    value = [15, 20, 30]
    bag_weight = 4
​
    dp = [0]*(bag_weight + 1)
​
    for i in range(len(weight)):
        for j in range(weight[i], bag_weight + 1):
            # put in item i or not
            dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i])
    
    print(dp[bag_weight])
​
# 先遍历背包,再遍历物品
def test_complete_pack2():
    weight = [1, 3, 4]
    value = [15, 20, 30]
    bag_weight = 4
​
    dp = [0]*(bag_weight + 1)
​
    for j in range(bag_weight + 1):
        for i in range(len(weight)):
            if j >= weight[i]: 
              # put in item i or not
              dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i])
    
    print(dp[bag_weight])
​
​
if __name__ == '__main__':
    test_complete_pack1()
    test_complete_pack2()

518. 零钱兑换 II

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[j]:凑成总金额j的货币组合数为dp[j]

  2. 确定递推公式

    dp[j](考虑coins[i]的组合总和) 就是所有的dp[j - coins[i]](不考虑coins[i])相加。

    所以递推公式:dp[j] += dp[j - coins[i]];

    求装满背包有几种方法,一般公式都是:dp[j] += dp[j - nums[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。

    dp[i]的含义上来讲就是,凑成总金额0的货币组合数为1。

    下标非0的dp[j]初始化为0,这样累计加dp[j - coins[i]]的时候才不会影响真正的dp[j]

  4. 确定遍历顺序

    因为纯完全背包求得是能否凑成总和,和凑成总和的元素有没有顺序没关系,即:有顺序也行,没有顺序也行!

    而本题要求凑成总和的组合数,元素之间要求没有顺序。

    所以纯完全背包是能凑成总和就行,不用管怎么凑的。

    本题是求凑出来的方案个数,且每个方案个数是为组合数。

    那么本题,两个for循环的先后顺序可就有说法了。

    • 外层for循环遍历物品(钱币),内层for遍历背包(金钱总额)的情况。

      这种遍历顺序中dp[j]里计算的是组合数!

    • 如果把两个for交换顺序

      此时dp[j]里算出来的就是排列数!

  • 在求装满背包有几种方案的时候,认清遍历顺序是非常关键的。

    • 如果求组合数就是外层for循环遍历物品,内层for遍历背包
    • 如果求排列数就是外层for遍历背包,内层for循环遍历物品
class Solution:
    def change(self, amount: int, coins: List[int]) -> int:
        dp = [0] * (amount + 1)
        dp[0] = 1
        
        for coin in coins:
            for j in range(coin, amount + 1):
                dp[j] += dp[ j - coin ]
        
        return dp[amount]

377. 组合总和 Ⅳ

代码随想录文章讲解

动态规划

  • 本题题目描述说是求组合,但又说是可以元素相同顺序不同的组合算两个组合,其实就是求排列!
  • 弄清什么是组合,什么是排列很重要。组合不强调顺序,(1,5)和(5,1)是同一个组合。排列强调顺序,(1,5)和(5,1)是两个不同的排列。
  • 如果求组合数就是外层for循环遍历物品,内层for遍历背包如果求排列数就是外层for遍历背包,内层for循环遍历物品
  • 所以本题遍历顺序最终遍历顺序:target(背包)放在外循环,将nums(物品)放在内循环,内循环从前到后遍历
class Solution:
    def combinationSum4(self, nums: List[int], target: int) -> int:
        dp = [0] * (target + 1)
        dp[0] = 1
        
        for j in range(target+1):
            for num in nums:
                if j >= num:
                    dp[j] += dp[j-num]
        
        return dp[target]