322. Coin Change

问题：

给定一组硬币面值coins，和一个总价amount

求最少用多少个硬币能构成总价，若无法构成，返回-1

Example 1:
Input: coins = [1, 2, 5], amount = 11
Output: 3 
Explanation: 11 = 5 + 5 + 1

Example 2:
Input: coins = [2], amount = 3
Output: -1

Note:
You may assume that you have an infinite number of each kind of coin.

 

解法：

解法一：DP(动态规划) Unbounded knapsack problem(完全背包问题)

dp[i]：要构成总价为 i ，最少需要的硬币数。

动态转移方程：dp[i] = min{ (j:0~coins.size) ( dp[i-coins[j]]+1 ) }

推导：考虑最后一步状态，

只可能为：前一个状态（构成总价为 i-coins[j] 的最少硬币数）+ 一个硬币（coins[j]）

我们要找最少硬币数，则求coins各种情况下的解的最小值。

边界：

dp[0] = 0

初始化：

dp[i] = amount+1

设为最大值：coin为1，构成amount总价则需要amount个硬币。再+1，设为不可能取到的最大值。

由于状态转移方程为dp+1，再取min，

我们设定的初始值dp=amount+1，

状态转移方程中，各个状态的dp都为初始值（未赋值的非法值时）min(dp+1，dp)则一定还为这个不可能取到的最大值。

代码参考：

class Solution {
public:
    //sub-problem:
    //dp[s] = min(dp[s-coins[j]]+1)
    //base:dp[0] = 0
    int coinChange(vector<int>& coins, int amount) {
        vector<int> dp(amount+1, 0);
        //vector<int> dp(coins.size(), false);
        dp[0] = 0;
        for(int i=1; i<=amount; i++) {
            dp[i] = INT_MAX;
            for(int c:coins) {
                if(i-c>=0 && dp[i-c]!=INT_MAX) {
                    dp[i] = min(dp[i],dp[i-c] + 1);
                }
            }
        }
        return (dp[amount] == INT_MAX)? -1:dp[amount];

    }
};

 

解法二：Greedy+DFS+Pruning (贪心算法+递归深度优先搜索+剪枝)

方针：将coins从大到小排序，每次尝试最大的面值，若总价刚好能够被coin整除，则将所用硬币个数->res

否则，从该面值的最大个数amount/coin开始依次递减，尝试：

剩下的余额amount-amount/coin*coin，用下一个小的面值硬币，需要的硬币个数。

Pruning：剪枝：

当

到目前为止的硬币个数cursum +

当前面值所需的硬币个数amount/coin + 1（由于未被整除，尝试剩余的小面额币种，至少要用一个硬币）

>= res

的时候，已经不可能是要求的最小结果，

因此可以直接return，不再尝试以后的

同样的余额下，用更小币种去替换，必然会用更多的硬币个数。

代码参考：

class Solution {
public:
    void dfs(vector<int>& coins, int i, int amount, int cursum, int& res) {
        if(i==coins.size()) return;
        if(amount%coins[i]==0) {
            res = min(res, cursum+amount/coins[i]);
            return;
        }
        for(int cout = amount/coins[i]; cout >= 0; cout--) {
            if(cout+cursum+1 >= res) return; //prunning
            dfs(coins, i+1, amount-cout*coins[i], cursum+cout, res);
        }
        return;
    }
    int coinChange(vector<int>& coins, int amount) {
        int res = INT_MAX;
        sort(coins.rbegin(), coins.rend());
        dfs(coins, 0, amount, 0, res);
        return (res == INT_MAX)? -1:res;
    }
};