力扣热题 100:动态规划专题经典题解析

news2025/3/13 9:42:50

系列文章目录

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文章目录

      • 系列文章目录
    • 一、爬楼梯(题目 70)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 二、杨辉三角(题目 118)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 三、打家劫舍(题目 198)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 四、完全平方数(题目 279)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 五、零钱兑换(题目 322)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 六、单词拆分(题目 139)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 七、最长递增子序列(题目 300)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 八、乘积最大子数组(题目 152)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 九、分割等和子集(题目 416)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析
    • 十、最长有效括号(题目 32)
      • 1. 题目描述
      • 2. 示例
      • 3. 解题思路
      • 4. 代码实现(Java)
      • 5. 复杂度分析

在力扣(LeetCode)平台上,动态规划相关的题目是算法面试和练习中的重要部分。今天,我们就来详细解析动态规划专题中的几道经典题目,帮助大家更好地理解解题思路和技巧。

一、爬楼梯(题目 70)

1. 题目描述

假设你正在爬楼梯。需要 n 阶你才能到达楼顶。每次你可以爬 1 或 2 个台阶。你有多少种不同的方法可以爬到楼顶?

2. 示例

示例 1:

输入:n = 2

输出:2

解释:有两种方法:1 阶 + 1 阶 或 2 阶。

示例 2:

输入:n = 3

输出:3

解释:有三种方法:1+1+1, 1+2, 2+1。

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来记录到达每个台阶的方法数。具体步骤如下:

  1. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示到达第 i 阶的方法数。
  2. 初始化 dp[0] = 1(到达第 0 阶的方法数为 1,即不动)和 dp[1] = 1(到达第 1 阶的方法数为 1,即爬 1 阶)。
  3. 对于每个台阶 i,其方法数等于到达前一阶和前两阶的方法数之和,即 dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        if (n == 0) return 0;
        if (n == 1) return 1;
        int[] dp = new int[n + 1];
        dp[0] = 1;
        dp[1] = 1;
        for (int i = 2; i <= n; i++) {
            dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
        }
        return dp[n];
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n),其中 n 是台阶数。我们需要遍历从 2 到 n 的所有台阶。
  • 空间复杂度 :O(n),需要使用数组存储每个台阶的方法数。可以优化为 O(1) 空间,只保留前两个状态。

二、杨辉三角(题目 118)

1. 题目描述

给定一个非负整数 numRows,生成杨辉三角的前 numRows 行。

2. 示例

示例 1:

输入:numRows = 5

输出:[[1], [1, 1], [1, 2, 1], [1, 3, 3, 1], [1, 4, 6, 4, 1]]

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来生成杨辉三角的每一行。具体步骤如下:

  1. 初始化一个二维列表 result,用于存储杨辉三角的每一行。
  2. 对于每一行 i,初始化一个长度为 i+1 的列表,并将首尾元素设为 1。
  3. 对于中间的元素,其值等于上一行对应位置的元素和前一个元素之和。

4. 代码实现(Java)

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Solution {
    public List<List<Integer>> generate(int numRows) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {
            List<Integer> row = new ArrayList<>();
            for (int j = 0; j <= i; j++) {
                if (j == 0 || j == i) {
                    row.add(1);
                } else {
                    row.add(result.get(i - 1).get(j - 1) + result.get(i - 1).get(j));
                }
            }
            result.add(row);
        }
        return result;
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(numRows^2),需要生成每一行的每个元素。
  • 空间复杂度 :O(numRows^2),需要存储杨辉三角的所有元素。

三、打家劫舍(题目 198)

1. 题目描述

给定一个整数数组 nums 表示每个房子中的金额,相邻的房子不能同时被抢劫。求能抢劫到的最大金额。

2. 示例

示例 1:

输入:nums = [1, 2, 3, 1]

输出:4

解释:抢劫第 2 个和第 3 个房子,金额为 2 + 3 = 5。

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来记录每个房子能抢劫到的最大金额。具体步骤如下:

  1. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示前 i 个房子能抢劫到的最大金额。
  2. 初始化 dp[0] = nums[0]dp[1] = Math.max(nums[0], nums[1])
  3. 对于每个房子 i,其最大金额等于 Math.max(dp[i-1], dp[i-2] + nums[i])

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public int rob(int[] nums) {
        if (nums.length == 0) return 0;
        if (nums.length == 1) return nums[0];
        int[] dp = new int[nums.length];
        dp[0] = nums[0];
        dp[1] = Math.max(nums[0], nums[1]);
        for (int i = 2; i < nums.length; i++) {
            dp[i] = Math.max(dp[i - 1], dp[i - 2] + nums[i]);
        }
        return dp[nums.length - 1];
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n),其中 n 是房子的数量。需要遍历每个房子一次。
  • 空间复杂度 :O(n),需要使用数组存储每个房子的最大金额。可以优化为 O(1) 空间,只保留前两个状态。

四、完全平方数(题目 279)

1. 题目描述

给定一个正整数 n,找到最少数量的完全平方数的和等于 n

2. 示例

示例 1:

输入:n = 12

输出:3

解释:4 + 4 + 4 = 12

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来记录每个数的最少完全平方数数量。具体步骤如下:

  1. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示和为 i 的最少完全平方数数量。
  2. 初始化 dp[0] = 0
  3. 对于每个数 i,遍历所有可能的完全平方数 j,更新 dp[i] = Math.min(dp[i], dp[i - j] + 1)

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public int numSquares(int n) {
        int[] dp = new int[n + 1];
        Arrays.fill(dp, Integer.MAX_VALUE);
        dp[0] = 0;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            for (int j = 1; j * j <= i; j++) {
                dp[i] = Math.min(dp[i], dp[i - j * j] + 1);
            }
        }
        return dp[n];
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n * sqrt(n)),需要遍历每个数和其可能的完全平方数。
  • 空间复杂度 :O(n),需要使用数组存储每个数的最少数量。

五、零钱兑换(题目 322)

1. 题目描述

给定不同面额的硬币和一个总金额,求凑成总金额所需的最少硬币数。如果无法凑成,返回 -1。

2. 示例

示例 1:

输入:coins = [1, 2, 5], amount = 11

输出:3

解释:5 + 5 + 1 = 11

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来记录每个金额的最少硬币数。具体步骤如下:

  1. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示金额为 i 时的最少硬币数。
  2. 初始化 dp[0] = 0,其余为 Integer.MAX_VALUE
  3. 对于每个金额 i,遍历所有硬币,更新 dp[i] = Math.min(dp[i], dp[i - coin] + 1)

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public int coinChange(int[] coins, int amount) {
        int[] dp = new int[amount + 1];
        Arrays.fill(dp, Integer.MAX_VALUE);
        dp[0] = 0;
        for (int i = 1; i <= amount; i++) {
            for (int coin : coins) {
                if (coin <= i && dp[i - coin] != Integer.MAX_VALUE) {
                    dp[i] = Math.min(dp[i], dp[i - coin] + 1);
                }
            }
        }
        return dp[amount] == Integer.MAX_VALUE ? -1 : dp[amount];
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(amount * coins.length),需要遍历每个金额和每个硬币。
  • 空间复杂度 :O(amount),需要使用数组存储每个金额的最少硬币数。

六、单词拆分(题目 139)

1. 题目描述

给定一个字符串 s 和一个单词集合 wordDict,判断 s 是否可以被拆分成一个或多个在单词集合中出现的单词。

2. 示例

示例 1:

输入:s = "leetcode", wordDict = ["leet", "code"]

输出:true

解释:"leetcode" 可以被拆分成 "leet code"

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来记录字符串的每个位置是否可以被拆分。具体步骤如下:

  1. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示字符串的前 i 个字符是否可以被拆分。
  2. 初始化 dp[0] = true(空字符串可以被拆分)。
  3. 对于每个位置 i,遍历所有可能的单词长度,检查是否可以拆分。

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public boolean wordBreak(String s, List<String> wordDict) {
        Set<String> wordSet = new HashSet<>(wordDict);
        boolean[] dp = new boolean[s.length() + 1];
        dp[0] = true;
        for (int i = 1; i <= s.length(); i++) {
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                if (dp[j] && wordSet.contains(s.substring(j, i))) {
                    dp[i] = true;
                    break;
                }
            }
        }
        return dp[s.length()];
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n^2),其中 n 是字符串的长度。需要遍历每个位置和每个可能的单词长度。
  • 空间复杂度 :O(n),需要使用数组存储每个位置的拆分状态。

七、最长递增子序列(题目 300)

1. 题目描述

给定一个整数数组 nums,找到最长递增子序列的长度。

2. 示例

示例 1:

输入:nums = [10, 9, 2, 5, 3, 7, 101, 18]

输出:4

解释:最长递增子序列是 [2, 3, 7, 101]

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来记录每个位置的最长递增子序列长度。具体步骤如下:

  1. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示以 nums[i] 结尾的最长递增子序列长度。
  2. 初始化 dp 数组为全 1。
  3. 对于每个位置 i,遍历其前面的所有位置 j,如果 nums[i] > nums[j],则 dp[i] = Math.max(dp[i], dp[j] + 1)

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public int lengthOfLIS(int[] nums) {
        if (nums.length == 0) return 0;
        int[] dp = new int[nums.length];
        Arrays.fill(dp, 1);
        int max = 1;
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                if (nums[i] > nums[j]) {
                    dp[i] = Math.max(dp[i], dp[j] + 1);
                }
            }
            max = Math.max(max, dp[i]);
        }
        return max;
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n^2),其中 n 是数组的长度。需要遍历每个位置和其前面的所有位置。
  • 空间复杂度 :O(n),需要使用数组存储每个位置的最长递增子序列长度。可以优化为 O(n log n) 时间复杂度,使用二分查找。

八、乘积最大子数组(题目 152)

1. 题目描述

给定一个整数数组 nums,找到一个子数组,使得该子数组的乘积最大。返回这个最大乘积。

2. 示例

示例 1:

输入:nums = [2, 3, -2, 4]

输出:6

解释:子数组 [2, 3] 的乘积为 6。

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。由于乘积可能为负数,我们需要同时记录最大值和最小值。具体步骤如下:

  1. 定义两个数组 maxDpminDp,分别记录以当前元素结尾的最大乘积和最小乘积。
  2. 初始化 maxDp[0] = nums[0]minDp[0] = nums[0]
  3. 对于每个元素 i,计算 maxDp[i] = Math.max(nums[i], Math.max(maxDp[i-1] * nums[i], minDp[i-1] * nums[i]))minDp[i] = Math.min(nums[i], Math.min(maxDp[i-1] * nums[i], minDp[i-1] * nums[i]))

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public int maxProduct(int[] nums) {
        if (nums.length == 0) return 0;
        int[] maxDp = new int[nums.length];
        int[] minDp = new int[nums.length];
        maxDp[0] = nums[0];
        minDp[0] = nums[0];
        int max = nums[0];
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            maxDp[i] = Math.max(nums[i], Math.max(maxDp[i - 1] * nums[i], minDp[i - 1] * nums[i]));
            minDp[i] = Math.min(nums[i], Math.min(maxDp[i - 1] * nums[i], minDp[i - 1] * nums[i]));
            max = Math.max(max, maxDp[i]);
        }
        return max;
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n),其中 n 是数组的长度。需要遍历每个元素一次。
  • 空间复杂度 :O(n),需要使用两个数组存储最大值和最小值。可以优化为 O(1) 空间,只保留前一个状态。

九、分割等和子集(题目 416)

1. 题目描述

给定一个非空整数数组 nums,判断是否可以将其划分为两个子集,使得两个子集的元素和相等。

2. 示例

示例 1:

输入:nums = [1, 5, 11, 5]

输出:true

解释:可以划分为 [1, 5, 5][11]

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以将问题转化为背包问题,判断是否存在一个子集的和等于总和的一半。具体步骤如下:

  1. 计算数组的总和 sum,如果 sum 是奇数,则无法分割。
  2. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示是否可以达到和为 i 的子集。
  3. 初始化 dp[0] = true
  4. 遍历每个数,更新 dp 数组。

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public boolean canPartition(int[] nums) {
        int sum = 0;
        for (int num : nums) {
            sum += num;
        }
        if (sum % 2 != 0) {
            return false;
        }
        int target = sum / 2;
        boolean[] dp = new boolean[target + 1];
        dp[0] = true;
        for (int num : nums) {
            for (int i = target; i >= num; i--) {
                dp[i] = dp[i] || dp[i - num];
            }
        }
        return dp[target];
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n * target),其中 n 是数组的长度,target 是总和的一半。
  • 空间复杂度 :O(target),需要使用数组存储是否可以达到每个和。

十、最长有效括号(题目 32)

1. 题目描述

给定一个只包含 '('')' 的字符串,找到最长的有效括号子串的长度。

2. 示例

示例 1:

输入:s = "(()"

输出:2

解释:最长的有效括号子串是 "()"

3. 解题思路

这道题主要考察动态规划的应用。我们可以使用动态规划来记录每个位置的最长有效括号长度。具体步骤如下:

  1. 定义一个数组 dp,其中 dp[i] 表示以 i 结尾的最长有效括号子串的长度。
  2. 初始化 dp 数组为全 0。
  3. 遍历字符串,当遇到 ')' 时,检查前面的字符是否为 '(' 或者前面的子串是否有效,更新 dp[i]

4. 代码实现(Java)

public class Solution {
    public int longestValidParentheses(String s) {
        int maxLen = 0;
        int[] dp = new int[s.length()];
        for (int i = 1; i < s.length(); i++) {
            if (s.charAt(i) == ')') {
                if (s.charAt(i - 1) == '(') {
                    dp[i] = (i >= 2 ? dp[i - 2] : 0) + 2;
                } else if (i - dp[i - 1] - 1 >= 0 && s.charAt(i - dp[i - 1] - 1) == '(') {
                    dp[i] = dp[i - 1] + 2 + (i - dp[i - 1] - 2 >= 0 ? dp[i - dp[i - 1] - 2] : 0);
                }
                maxLen = Math.max(maxLen, dp[i]);
            }
        }
        return maxLen;
    }
}

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度 :O(n),其中 n 是字符串的长度。需要遍历每个字符一次。
  • 空间复杂度 :O(n),需要使用数组存储每个位置的最长有效括号长度。

以上就是力扣热题 100 中与动态规划相关的经典题目的详细解析,希望对大家有所帮助。在实际刷题过程中,建议大家多动手实践,理解解题思路的本质,这样才能更好地应对各种算法问题。在这里插入图片描述

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14 | fastgo 三层架构设计

提示&#xff1a; 所有体系课见专栏&#xff1a;Go 项目开发极速入门实战课&#xff1b; 在实现业务代码之前&#xff0c;还需要先设计一个合理的软件架构。一个好的软件架构不仅可以大大提高项目的迭代速度&#xff0c;还可以降低项目的阅读和维护难度。目前&#xff0c;行业中…

【机器学习-基础知识】统计和贝叶斯推断

1. 概率论基本概念回顾 1. 概率分布 定义: 概率分布(Probability Distribution)指的是随机变量所有可能取值及其对应概率的集合。它描述了一个随机变量可能取的所有值以及每个值被取到的概率。 对于离散型随机变量,使用概率质量函数来描述。对于连续型随机变量,使用概率…

面向对象Demo01

面向对象 什么是面向对象 回顾方法的定义 package oop; ​ import java.io.IOException; ​ public class Demo01 {public static void main(String[] args) {}//public String sayHello() {return "hello, world!";}public void sayHi() {return;}public int max(i…

C++设计模式-抽象工厂模式:从原理、适用场景、使用方法,常见问题和解决方案深度解析

一、模式基本概念 1.1 定义与核心思想 抽象工厂模式&#xff08;Abstract Factory Pattern&#xff09;是创建型设计模式的集大成者&#xff0c;它通过提供统一的接口来创建多个相互关联或依赖的对象族&#xff0c;而无需指定具体类。其核心思想体现在两个维度&#xff1a; …

solana区块链地址生成

solana官网地址&#xff1a;https://solana.com 先引入相关依赖solana/web3.js;bip39;ethereumjs/wallet 生成助记词 const mnemonic bip39.generateMnemonic(); 生成种子 const seed bip39.mnemonicToSeedSync(mnemonic); 生成密钥对 const root hdkey.EthereumHDKey.from…

基于python的升级队列加速决策

a-f大等级是3级 a-c建筑每升1级分别需要8天 d-f建筑每升1级分别需要10天 目前以下建筑队列正在从0级升至1级 建筑A升级需要7天05&#xff1a;16&#xff1a;20 建筑b升级需要06&#xff1a;06&#xff1a;54 建筑c升级需要00&#xff1a;37&#xff1a;00 建筑d升级需要…

Ragflow技术栈分析及二次开发指南

Ragflow是目前团队化部署大模型+RAG的优质方案,不过其仍不适合直接部署使用,本文将从实际使用的角度,对其进行二次开发。 1. Ragflow 存在问题 Ragflow 开源仓库地址:https://github.com/infiniflow/ragflow Ragflow 当前版本: v0.17.0 Ragflow 目前主要存在以下问题: …

1.7 双指针专题:三数之和(medium)

1.题目链接 15. 三数之和 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09;https://leetcode.cn/problems/3sum/submissions/609626561/ 2.题目描述 给你⼀个整数数组 nums &#xff0c;判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满⾜ i ! j、i ! k 且 j ! k &#xff0c;同时…

【JavaEE】Spring Boot配置文件

目录 一、Spring Boot配置文件简介二、properties 配置⽂件说明2.1 properties 基本语法2.2 value("${}")读取配置⽂件 三、yml 配置文件说明3.1 yml 基本格式3.2 yml 配置数据类型 及 读取3.3 yml配置对象及读取ConfigurationProperties(prefix "")3.4 配…

行为模式---策略模式

概念 策略模式是一种行为设计摸是&#xff0c;它的核心思想是将一些列的算法封装成独立的对象&#xff0c;并使它们可以相互替换&#xff0c;通过上下文进行调用。 策略模式通过算法抽象为独立的策略类&#xff0c;客户端可以根据自身需求选择不同的策略类来完成任务、这种方…

Word 小黑第15套

对应大猫16 修改样式集 导航 -查找 第一章标题不显示 再选中文字 点击标题一 修改标题格式 格式 -段落 -换行和分页 勾选与下段同页 添加脚注 &#xff08;脚注默认位于底部 &#xff09;在脚注插入文档属性&#xff1a; -插入 -文档部件 -域 类别选择文档信息&#xff0c;域…

OSPF:虚链路

一、虚链路概念 在OSPF中&#xff0c;虚链路&#xff08;Virtual Link&#xff09; 是一种逻辑连接&#xff0c;用于解决因网络设计或扩展导致的区域无法直接连接到骨干区域&#xff08;Area 0&#xff09;的问题。它是通过中间区域&#xff08;Transit Area&#xff09;在两个…

网络安全事件响应--应急响应(windows)

应用系统日志 Windows主要有以下三类日志记录系统事件&#xff1a;应用程序日志、系统日志和安全日志。 系统和应用程序日志存储着故障排除信息&#xff0c;对于系统管理员更为有用。安全日志记录着事件审计信息&#xff0c;包括用户验证&#xff08;登录、远程访问等&#x…

DataEase:一款国产开源数据可视化分析工具

DataEase 是由飞致云开发的一款基于 Web 的数据可视化 BI 工具&#xff0c;支持丰富的数据源连接&#xff0c;能够通过拖拉拽方式快速制作图表&#xff0c;帮助用户快速分析业务数据并洞察其趋势&#xff0c;为企业的业务改进与优化提供支持。 DataEase 的优势在于&#xff1a;…

RTK与RTD基础原理

(文中的部分图片是摘自其他博主的文章&#xff0c;由于比较久&#xff0c;忘记原本链接了&#xff0c;侵删) GPS定位原理 卫星自身有自己的星历与原子钟&#xff0c;因此卫星知道自身准确的空间坐标与时间。因为每个卫星都有原子钟&#xff0c;因此每颗卫星的时间基本上都是相…

Python读取显示Latex的公式文档,Python加载显示markdown文件。

平时用LLM大语言模型去解释文献里面的公式含义直接复制的格式word看不懂&#xff0c;基于这个web可以正常加载显示。 下面是读取的效果展示&#xff1a;下面程序保存为stl_read.py然后运行下面指令。 streamlit run stl_read.pyimport streamlit as st import base64 import …