377. 组合总和 Ⅳ
377. 组合总和 Ⅳ
题目描述:
给你一个由 不同 整数组成的数组 nums
,和一个目标整数 target
。请你从 nums
中找出并返回总和为 target
的元素组合的个数。
题目数据保证答案符合 32 位整数范围。
解题思路:
算法思路:
⼀定要注意,我们的背包问题本质上求的是「组合」数问题,⽽这⼀道题求的是「排列数」问题。
因此我们不能被这道题给迷惑,还是⽤常规的
dp
思想来解决这道题。
1.
状态表⽰:
这道题的状态表⽰就是根据「拆分出相同⼦问题」的⽅式,抽象出来⼀个状态表⽰:
当我们在求
target
这个数⼀共有⼏种排列⽅式的时候,对于最后⼀个位置,如果我们拿出数组
中的⼀个数
x
,接下来就是去找
target - x
⼀共有多少种排列⽅式。
因此我们可以抽象出来⼀个状态表⽰:
dp[i]
表⽰:总和为
i
的时候,⼀共有多少种排列⽅案。
2.
状态转移⽅程:
对于
dp[i]
,我们根据「最后⼀个位置」划分,我们可以选择数组中的任意⼀个数
nums[j]
,其中
0 <= j <= n - 1
。
当
nums[j] <= target
的时候,此时的排列数等于我们先找到
target - nums[j]
的⽅
案数,然后在每⼀个⽅案后⾯加上⼀个数字
nums[j]
即可。
因为有很多个
j
符合情况,因此我们的状态转移⽅程为:
dp[i] += dp[target -
nums[j]
,其中
0 <= j <= n - 1
。
3.
初始化:
当和为
0
的时候,我们可以什么都不选,「空集」⼀种⽅案,因此
dp[0] = 1
。
4.
填表顺序:
根据「状态转移⽅程」易得「从左往右」。
5.
返回值:
根据「状态表⽰」,我们要返回的是
dp[target]
的值。
解题代码:
class Solution {
public:
int combinationSum4(vector<int>& nums, int target) {
int n=nums.size();
vector<double>dp(target+1);
dp[0]=1;
for(int i=1;i<=target;i++)
{
for(int j=0;j<n;j++)
if(i>=nums[j])dp[i]+=dp[i-nums[j]];
}
return dp[target];
}
};
96. 不同的二叉搜索树
96. 不同的二叉搜索树
题目描述:
给你一个整数 n
,求恰由 n
个节点组成且节点值从 1
到 n
互不相同的 二叉搜索树 有多少种?返回满足题意的二叉搜索树的种数。
解题思路:
算法思路:
这道题属于「卡特兰数」的⼀个应⽤,同样能解决的问题还有「合法的进出栈序列」、「括号匹配
的括号序列」、「电影购票」等等。如果感兴趣的同学可以「百度」搜索卡特兰数,会有很多详细
的介绍。
1.
状态表⽰:
这道题的状态表⽰就是根据「拆分出相同⼦问题」的⽅式,抽象出来⼀个状态表⽰:
当我们在求个数为
n
的
BST
的个数的时候,当确定⼀个根节点之后,左右⼦树的结点「个数」
也确定了。此时左右⼦树就会变成相同的⼦问题,因此我们可以这样定义状态表⽰:
dp[i]
表⽰:当结点的数量为
i
个的时候,⼀共有多少颗
BST
。
难的是如何推导状态转移⽅程,因为它跟我们之前常⻅的状态转移⽅程不是很像。
2.
状态转移⽅程:
对于
dp[i]
,此时我们已经有
i
个结点了,为了⽅便叙述,我们将这 i 个结点排好序,并且编
上
1, 2, 3, 4, 5.....i
的编号。
那么,对于所有不同的
BST
,我们可以按照下⾯的划分规则,分成不同的
i
类:「按照不同的
头结点来分类」。分类结果就是:
i.
头结点为
1
号结点的所有
BST
ii.
头结点为
2
号结点的所有
BST
iii.
......
如果我们能求出「每⼀类中的
BST
的数量」,将所有类的
BST
数量累加在⼀起,就是最后结
果。
接下来选择「头结点为
j
号」的结点,来分析这
i
类
BST
的通⽤求法。
如果选择「
j
号结点来作为头结点」,根据
BST
的定义:
i.
j 号结点的「左⼦树」的结点编号应该在
[1, j - 1]
之间,⼀共有
j - 1
个结点。
那么
j
号结点作为头结点的话,它的「左⼦树的种类」就有
dp[j - 1]
种(回顾⼀下
我们
dp
数组的定义哈);
ii.
j 号结点的「右⼦树」的结点编号应该在
[j + 1, i]
之间,⼀共有
i - j
个结点。那
么
j
号结点作为头结点的话,它的「右⼦树的种类」就有
dp[i - j]
种;
根据「排列组合」的原理可得:
j
号结点作为头结点的
BST
的种类⼀共有
dp[j - 1] *
dp[i - j]
种!
因此,我们只要把「不同头结点的
BST
数量」累加在⼀起,就能得到
dp[i]
的值:
dp[i]
+= dp[j - 1] * dp[i - j] ( 1 <= j <= i)
。「注意⽤的是
+=
,并且
j
从
1
变
化到
i
」。
3.
初始化:
我们注意到,每⼀个状态转移⾥⾯的
j - 1
和
i - j
都是⼩于
i
的,并且可能会⽤到前⼀
个的状态(当
i = 1
,
j = 1
的时候,要⽤到
dp[0]
的数据)。因此要先把第⼀个元素初始
化。
当
i = 0
的时候,表⽰⼀颗空树,「空树也是⼀颗⼆叉搜索树」,因此
dp[0] = 1
。
4.
填表顺序:
根据「状态转移⽅程」,易得「从左往右」。
5.
返回值:
根据「状态表⽰」,我们要返回的是
dp[n]
的值。
解题代码:
class Solution {
public:
int numTrees(int n) {
vector<int> dp(n + 1,0); // dp[i] 表⽰:当结点的数量为 i 个的时候,⼀共有多少颗 BST
dp[0] = 1; // 空树也是⼀颗⼆叉搜索树
for (int i = 1; i <= n; i++) // 枚举结点的总数
for (int j = 1; j <= i; j++) // 选择每⼀个根节点
dp[i] += dp[j - 1] * dp[i - j]; // ⼆叉树总量累加在⼀起
return dp[n];
}
};