【LeetCode & 劍指offer刷題】動態規划與貪婪法題2:14 剪繩子


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14 剪繩子

題目:給你一根長度為n的繩子,請把繩子剪成m段   (m和n都是整數,n>1並且m>1) 每段繩子的長度記為k[0],k[1],...,k[m].請問k[0]*k[1]*...*k[m-1]可能的最大乘積是多少?
例如,當繩子的長度為8時,我們把它剪成長度分別為2,3,3的三段,此時得到的最大乘積是18.
 
思路:首先定義函數f(n)為把長度為n的繩子剪成若干段后各段長度乘積的最大值。在剪第一刀時,我們有n-1種選擇,也就是說第一段繩子的可能長度分別為1,2,3.....,n-1。因此f(n)=max(f(i)*f(n-i)),其中i = 1,2,3...n/2。
這是一個自上而下的遞歸公式。由於遞歸會有大量的不必要的重復計算。一個更好的辦法是按照從下而上的順序計算,也就是說我們先得到f(2),f(3),再得到f(4),f(5),直到得到f(n)。
當繩子的長度為2的時候,只能剪成長度為1的兩段,所以f(2) = 1,當n = 3時,容易得出f(3) = 2;
//動態規划:從上往下分析問題,從下往上解決問題
#include <stdio.h> 
#include<math.h> 
 
// ====================動態規划==================== 
int maxProductAfterCutting_solution1 ( int len )  
{  
    if ( len < 2 )  //長度為1時直接返回0
        return 0 ;  
    if ( len == 2 )   //題目已經要求必須剪斷,m>1,故長度為2時,最大乘積為1,長度為3時,最大乘積為2
        return 1 ;  
    if ( len == 3 )  
        return 2 ;  
 
    vector<int> A(len+1); //多開辟一個空間,最后一個用來存儲最大值
    A [ 0 ] = 0 ;   / /當n<=3時,A[n]存儲的是繩子的長度,方便之后式子迭代
    A [ 1 ] = 1 ;  
    A [ 2 ] = 2 ;  
    A [ 3 ] = 3 ;  
 
    for ( int i = 4 ; i <= len ; i++ )   
        for ( int j = 1 ; j <= i / 2 ; j++ )  //i=4~len, j= 1~i/2
        {  
              A[i] = max(A[i], A[j]*A[i-j]); //前一項用來不斷更新A[i],並不是代表不剪(如果想加入不剪斷的情況,可以與i比較)
        }  
    return A[len] ;  
}  
 
//需要證明局部最優可以得到全局最優,如果不能確切的證明就不要用貪婪法
// ====================貪婪算法==================== 
int maxProductAfterCutting_solution2 ( long int length )  
{  
    if ( length < 2 )  
        return 0 ;  
    if ( length == 2 )  
        return 1 ;  
    if ( length == 3 )  
        return 2 ;  
 
    // 盡可能多地減去長度為3的繩子段 
    int timesOf3 = length / 3 ;  
 
    // 當繩子最后剩下的長度為4的時候,不能再剪去長度為3的繩子段。 
    // 此時更好的方法是把繩子剪成長度為2的兩段,因為2*2 > 3*1。 
    if ( length - timesOf3 * 3 == 1 )  
        timesOf3 -= 1 ;  
 
    int timesOf2 = ( length - timesOf3 * 3 ) / 2 ;  
 
    return ( long int ) ( pow ( 3 , timesOf3 )) * ( long int ) ( pow ( 2 , timesOf2 ));  
}  
 
 

 


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