[LeetCode] Burst Balloons (Medium)
这题没有做出来. 自己的思路停留在暴力的解法, 时间复杂度很高:
- 初始化
maxCount = 0
. - 对于当前长度为
k
的数组nums
, 从0
到k - 1
逐个选取第i
个气球扎破- 计算扎破气球得到的金币数,
count = nums[i - 1] * nums[i] * nums[i + 1]
. - 从
nums
中删掉nums[i]
. - 查询
m[nums]
是否存在, 不存在则递归调用maxCoins(nums)
并插入m[nums]
. count += m[nums]
后就是本轮的最优解, 若count > maxCount
则更新maxCount
.- 恢复
nums[i]
回到nums
中.
- 计算扎破气球得到的金币数,
- 返回
maxCount
.
class Solution {
private:
map<vector<int>, int> m;
public:
int maxCoins(vector<int>& nums) {
int len = nums.size();
if (len <= 0) return 0;
if (len == 1) return nums[0];
int maxCount = 0;
for (int i = 0; i < len; ++i) {
int val = nums[i];
int count = nums[i];
if (i - 1 >= 0) {
count *= nums[i - 1];
}
if (i + 1 < len) {
count *= nums[i + 1];
}
nums.erase(nums.begin() + i);
auto it = m.find(nums);
if (it == m.end()) {
count += (m[nums] = maxCoins(nums));
} else {
count += it->second;
}
maxCount = max(maxCount, count);
nums.insert(nums.begin() + i, val);
}
return maxCount;
}
};
这个算法如果不加memo, 在第i
次选择时有n - i
个选择 (i = 0 ~ n-1)
, 所以一共有n!
次选择, 每次选择都要进行O(n)
时间复杂度的删气球和回填气球的操作查找vector
的时间复杂度是多少?, 故时间复杂度O(n*n!)
, n
层递归故空间复杂度O(n)
.
如上加了memo之后, 对于每种输入情况只计算一次, 对于k
个气球, 有C(n, k)
中情况 (k = 1~n)
, 一共是2^n
种情况, 同上要考虑增删气球的时间复杂度, 所以时间复杂度最好也是O(n*2^n)
. 这2^n
种情况都要保存在memo中, 每种输入的平均长度是O(n)
级别的, 因此空间复杂度是O(n*2^n)
.
总之, TLE.
看了Share some analysis and explanations之后写下了下面的算法.
class Solution {
private:
map<pair<int, int>, int> m;
int maxCoins(vector<int> &nums, int left, int right, int lv, int rv) {
if (left > right) return 0;
if (left == right) return nums[left] * lv * rv;
auto coor = make_pair(left, right);
auto it = m.find(coor);
if (it != m.end()) {
return it->second;
}
int maxCount = 0;
for (int i = left; i <= right; ++i) {
int count = nums[i] * lv * rv
+ maxCoins(nums, left, i - 1, lv, nums[i])
+ maxCoins(nums, i + 1, right, nums[i], rv);
maxCount = max(maxCount, count);
}
m[coor] = maxCount;
return maxCount;
}
public:
int maxCoins(vector<int>& nums) {
int len = nums.size();
if (len <= 0) return 0;
return maxCoins(nums, 0, len - 1, 1, 1);
}
};
// Runtime: 1428ms
时间复杂度O(n^3)
. 起止点共有C(n, 2)
个组合, 是O(n^2)
级别的. 对于每个组合要遍历一遍, 找最大. 所以整体是O(n^3)
.
空间复杂度O(n^2)
.
小优化:
- 删掉0. (Runtime: 1300ms).
- 改用数组做map (Runtime: 36ms). 没想到数组比map好用这么多, 为什么?
class Solution {
private:
int maxCoins(vector<int> &nums, int left, int right, int lv, int rv, int* memo, int n) {
if (left > right) return 0;
if (left == right) return nums[left] * lv * rv;
if (memo[left * n + right] != 0) return memo[left * n + right];
int maxCount = 0;
for (int i = left; i <= right; ++i) {
int count = nums[i] * lv * rv
+ maxCoins(nums, left, i - 1, lv, nums[i], memo, n)
+ maxCoins(nums, i + 1, right, nums[i], rv, memo, n);
maxCount = max(maxCount, count);
}
memo[left * n + right] = maxCount;
return maxCount;
}
public:
int maxCoins(vector<int>& nums) {
int len = nums.size();
if (len <= 0) return 0;
int n = 0;
for (int x : nums) if (x > 0) nums[n++] = x;
int memo[n][n] = {};
return maxCoins(nums, 0, n - 1, 1, 1, (int*)memo, n);
}
};
标准答案:
class Solution {
public:
int maxCoins(vector<int>& iNums) {
int nums[iNums.size() + 2];
int n = 1;
for (int x : iNums) if (x > 0) nums[n++] = x;
nums[0] = nums[n++] = 1;
int dp[n][n] = {};
for (int k = 2; k <= n; ++k) {
for (int L = 0; L <= n - k; ++L) {
int R = L + k;
for (int i = L + 1; i < R; ++i) {
dp[L][R] = max(dp[L][R], nums[L] * nums[i] * nums[R] + dp[L][i] + dp[i][R]);
}
}
}
return dp[0][n - 1];
}
};
// Runtime: 12ms
其中dp[i][j]
表示第i
个气球到第j
个气球能获取的最大金币数 (i
最小为-1
, j
最大为n
).