【算法挨揍日记】day46——377. 组合总和 Ⅳ\、96. 不同的二叉搜索树

news2024/10/7 12:23:58

 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
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 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
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 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
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 1
化到 i 」。
3. 初始化:
我们注意到,每⼀个状态转移⾥⾯的 j - 1 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。
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];
    }
};

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