动态规划 - 494. ⽬标和

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4月日新计划更文活动 第12天

前言

动态规划专题,从简到难通关动态规划。

每日一题

今天的题目是 494. 目标和,难度为中等

给你一个整数数组 nums 和一个整数 target 。

向数组中的每个整数前添加 '+' 或 '-' ,然后串联起所有整数,可以构造一个 表达式 :

  • 例如,nums = [2, 1] ,可以在 2 之前添加 '+' ,在 1 之前添加 '-' ,然后串联起来得到表达式 "+2-1" 。

返回可以通过上述方法构造的、运算结果等于 target 的不同 表达式 的数目。

示例 1:

输入: nums = [1,1,1,1,1], target = 3 输出: 5 解释: 一共有 5 种方法让最终目标和为 3 。 -1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 3 +1 - 1 + 1 + 1 + 1 = 3 +1 + 1 - 1 + 1 + 1 = 3 +1 + 1 + 1 - 1 + 1 = 3 +1 + 1 + 1 + 1 - 1 = 3

示例 2:

输入: nums = [1], target = 1 输出: 1

提示:

  • 1 <= nums.length <= 20
  • 0 <= nums[i] <= 1000
  • 0 <= sum(nums[i]) <= 1000
  • -1000 <= target <= 1000

题解

回溯算法

根据回溯暴力遍历的特性来解决这道题,通过遍历每一种情况,最后得到满足题目要求的情况的个数,从 nums[0] 开始,每一个数都有两个分叉,可能是加也可能是减,一直到遍历到 nums 的最后一位,再来看结果是否等于target。

function findTargetSumWays(nums, target) {
  let res = 0;
  let path = 0
  const dfs = (index) => {
    if (index === nums.length) {
      if (path === target) {
        res++;
      }
      return;
    }
    path += nums[index]
    dfs(index + 1); // 加号操作
    path = path - 2*nums[index]
    dfs(index + 1); // 减号操作
    path += nums[index]
  }
  
  dfs(0); // 从nums[0]开始回溯
  return res;
}

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动态规划

我们可以将问题转化为「选数问题」,即从给定的 nums 数组中挑选一些数字,使它们取反后的和等于 target。

定义 dp[i][j] 表示在 nums 数组的前 i 个数中选取一些数,其元素之和为 j 的方案数。则最终答案即为 dp[n][target],其中 n 是 nums 数组的长度。

对于 nums 中的第 i 个整数 nums[i],若需要添加正号,则有 dp[i][j] = dp[i - 1][j - nums[i]];若需要添加负号,则有 dp[i][j] = dp[i - 1][j + nums[i]]

最终的状态转移方程为:

dp[i][j] = dp[i - 1][j - nums[i]] + dp[i - 1][j + nums[i]] 

这里我们要注意,因为j代表的是元素之和,所以最后的结果可能会小于0,但是在数组当中,下标是不允许小于0的,所以我们需要对j这个下标做一个映射,将他映射到一个正数上,因为题目说了和的最小值为-1000,我们可以将j的实际值映射到 j + 1000 上去,这样就能够保证j下标不会越界,下面是实现代码

function findTargetSumWays(nums, target) {
  const n = nums.length;
  const dp = Array(n + 1)
    .fill(0)
    .map(() => Array(2001).fill(0));
  dp[0][nums[0] + 1000] = 1;
  dp[0][-nums[0] + 1000] += 1;
  for (let i = 1; i < n; i++) {
    for (let j = -1000; j <= 1000; j++) {
      if (dp[i - 1][j + 1000] > 0) {
        dp[i][j + nums[i] + 1000] += dp[i - 1][j + 1000];
        dp[i][j - nums[i] + 1000] += dp[i - 1][j + 1000];
      }
    }
  }
  return dp[n - 1][target + 1000];
}

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