动态规划14：一和零

news2024/11/15 19:48:39

动态规划14：一和零

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题目

474. 一和零

给你一个二进制字符串数组 strs 和两个整数 m 和 n 。

请你找出并返回 strs 的最大子集的长度，该子集中最多有 m 个 0 和 n 个 1 。

如果 x 的所有元素也是 y 的元素，集合 x 是集合 y 的子集。

示例 1：

输入：strs = ["10", "0001", "111001", "1", "0"], m = 5, n = 3
输出：4
解释：最多有 5 个 0 和 3 个 1 的最大子集是 {"10","0001","1","0"} ，因此答案是 4 。
其他满足题意但较小的子集包括 {"0001","1"} 和 {"10","1","0"} 。{"111001"} 不满足题意，因为它含 4 个 1 ，大于 n 的值 3 。

示例 2：

输入：strs = ["10", "0", "1"], m = 1, n = 1
输出：2
解释：最大的子集是 {"0", "1"} ，所以答案是 2 。

提示：

1 <= strs.length <= 600
1 <= strs[i].length <= 100
strs[i] 仅由 '0' 和 '1' 组成
1 <= m, n <= 100

解题思路-五部曲

首先我们先把题型给确定了，这不是多重背包，实质还是01背包

多重背包是每个物品，数量不同的情况。

本题中strs 数组里的元素就是物品，每个物品都是一个！

而m 和 n相当于是一个背包，两个维度的背包。

理解成多重背包的同学主要是把m和n混淆为物品了，感觉这是不同数量的物品，所以以为是多重背包。

但本题其实是01背包问题！

只不过这个背包有两个维度，一个是m 一个是n，而不同长度的字符串就是不同大小的待装物品。

确定dp数组含义：dp[i][j]：最多有i个0和j个1的strs的最大子集的大小为dp[i][j]。
确定递推公式：dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - zeroNum][j - oneNum] + 1);

dp[i][j] 可以由前一个strs里的字符串推导出来，strs里的字符串有zeroNum个0，oneNum个1。

dp[i][j] 就可以是 dp[i - zeroNum][j - oneNum] + 1。

然后我们在遍历的过程中，取dp[i][j]的最大值。

所以递推公式：dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - zeroNum][j - oneNum] + 1);

此时大家可以回想一下01背包的递推公式：dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);

对比一下就会发现，字符串的zeroNum和oneNum相当于物品的重量（weight[i]），字符串本身的个数相当于物品的价值（value[i]）。

这就是一个典型的01背包！ 只不过物品的重量有了两个维度而已。
dp数组初始化：因为物品价值不会是负数，初始为0，保证递推的时候dp[i][j]不会被初始值覆盖。
确定遍历顺序：先物后包，包要倒序，两种维度的顺序不用在意
debug：打印dp数组

代码示例

class Solution {
    public int findMaxForm(String[] strs, int m, int n) {
        int[][] dp = new int[m + 1][n + 1];
        dp[0][0] = 0;//通过给的答案，是不考虑空集的
        for(String str : strs) {
            char[] cArr = str.toCharArray();
            int m0 = 0;//本字符串的0的数量
            int n1 = 0;//本字符串的1的数量
            for(char c : cArr) {
                if(c == '0') m0++;
                else n1++;
            }
            
            for(int i = m; i >= m0; i--) {
                for(int j = n; j >= n1; j--) {
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - m0][j - n1] + 1);
                }
            }
        }
        return dp[m][n];
    }
}

时间复杂度: O(kmn)，k 为strs的长度
空间复杂度: O(mn)