一定要逼自己找到不违反原则情况下的暴力尝试!
如果你找到的暴力尝试,不符合原则,马上舍弃!找新的!
如果某个题目突破了设计原则,一定极难极难,面试中出现概率低于5%!
列出调用过程,可以只列出前几层
有没有重复解,一看便知
记忆化搜索(最糙的动态规划):暴力递归中有重复计算,然后我们缓存住计算出来的东西,下次遇见相同的直接拿值。
假设有排成一行的N个位置,记为1~ N,N 一定大于或等于 2,
开始时机器人在其中的start位置上(start 一定是 1~ N 中的一个),
如果机器人来到1位置,那么下一步只能往右来到2位置;
如果机器人来到N位置,那么下一步只能往左来到 N-1 位置;
如果机器人来到中间位置,那么下一步可以往左走或者往右走;
规定机器人必须走 K 步,最终能来到aim位置(P也是1~N中的一个)的方法有多少种?
给定四个参数 N、start、aim、K,返回方法数。
package class18;
public class Code01_RobotWalk {
public static int ways1(int N, int start, int aim, int K) {
if (N < 2 || start < 1 || start > N || aim < 1 || aim > N || K < 1) {
return -1;
}
return process1(start, K, aim, N);
}
// 机器人当前来到的位置是cur,
// 机器人还有rest步需要去走,
// 最终的目标是aim,
// 有哪些位置?1~N
// 返回:机器人从cur出发,走过rest步之后,最终停在aim的方法数,是多少?
public static int process1(int cur, int rest, int aim, int N) {
if (rest == 0) { // 如果已经不需要走了,走完了!
return cur == aim ? 1 : 0;
}
// (cur, rest)
if (cur == 1) { // 1 -> 2
return process1(2, rest - 1, aim, N);
}
// (cur, rest)
if (cur == N) { // N-1 <- N
return process1(N - 1, rest - 1, aim, N);
}
// (cur, rest)
return process1(cur - 1, rest - 1, aim, N) + process1(cur + 1, rest - 1, aim, N);
}
public static int ways2(int N, int start, int aim, int K) {
if (N < 2 || start < 1 || start > N || aim < 1 || aim > N || K < 1) {
return -1;
}
int[][] dp = new int[N + 1][K + 1];
for (int i = 0; i <= N; i++) {
for (int j = 0; j <= K; j++) {
dp[i][j] = -1;
}
}
// dp就是缓存表
// dp[cur][rest] == -1 -> process1(cur, rest)之前没算过!
// dp[cur][rest] != -1 -> process1(cur, rest)之前算过!返回值,dp[cur][rest]
// N+1 * K+1
return process2(start, K, aim, N, dp);
}
// cur 范: 1 ~ N
// rest 范:0 ~ K
public static int process2(int cur, int rest, int aim, int N, int[][] dp) {
if (dp[cur][rest] != -1) {
return dp[cur][rest];
}
// 之前没算过!
int ans = 0;
if (rest == 0) {
ans = cur == aim ? 1 : 0;
} else if (cur == 1) {
ans = process2(2, rest - 1, aim, N, dp);
} else if (cur == N) {
ans = process2(N - 1, rest - 1, aim, N, dp);
} else {
ans = process2(cur - 1, rest - 1, aim, N, dp) + process2(cur + 1, rest - 1, aim, N, dp);
}
dp[cur][rest] = ans;
return ans;
}
public static int ways3(int N, int start, int aim, int K) {
if (N < 2 || start < 1 || start > N || aim < 1 || aim > N || K < 1) {
return -1;
}
int[][] dp = new int[N + 1][K + 1];
dp[aim][0] = 1;
for (int rest = 1; rest <= K; rest++) {
dp[1][rest] = dp[2][rest - 1];
for (int cur = 2; cur < N; cur++) {
dp[cur][rest] = dp[cur - 1][rest - 1] + dp[cur + 1][rest - 1];
}
dp[N][rest] = dp[N - 1][rest - 1];
}
return dp[start][K];
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ways1(5, 2, 4, 6));
System.out.println(ways2(5, 2, 4, 6));
System.out.println(ways3(5, 2, 4, 6));
}
}
定数组arr,arr中所有的值都为正数且不重复每个值代表一种面值的货币,每种面值的货币可以使用任意张再给定一个整数 aim,代表要找的钱数求组成 aim 的方法数。求组成 aim 的方法数?
package class21;
public class Code03_CoinsWayNoLimit {
public static int coinsWay(int[] arr, int aim) {
if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
return 0;
}
return process(arr, 0, aim);
}
// arr[index....] 所有的面值,每一个面值都可以任意选择张数,组成正好rest这么多钱,方法数多少?
public static int process(int[] arr, int index, int rest) {
if (index == arr.length) { // 没钱了
return rest == 0 ? 1 : 0;
}
int ways = 0;
for (int zhang = 0; zhang * arr[index] <= rest; zhang++) {
ways += process(arr, index + 1, rest - (zhang * arr[index]));
}
return ways;
}
public static int ways2(int[] arr, int aim) {
if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
return 0;
}
int[][] dp = new int[arr.length + 1][aim + 1];
for (int i = 0; i < dp.length; i++) {
for (int j = 0; j < dp[0].length; j++) {
dp[i][j] = -1;
}
}
return process2(arr, 0, aim, dp);
}
public static int process2(int[] arr, int index, int rest, int[][] dp) {
if (dp[index][rest] != -1) {
return dp[index][rest];
}
if (index == arr.length) {
dp[index][rest] = rest == 0 ? 1 : 0;
return dp[index][rest];
}
int ways = 0;
for (int zhang = 0; zhang * arr[index] <= rest; zhang++) {
ways += process2(arr, index + 1, rest - (zhang * arr[index]), dp);
}
dp[index][rest] = ways;
return ways;
}
public static int dp1(int[] arr, int aim) {
if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
return 0;
}
int N = arr.length;
int[][] dp = new int[N + 1][aim + 1];
dp[N][0] = 1;
for (int index = N - 1; index >= 0; index--) {
for (int rest = 0; rest <= aim; rest++) {
int ways = 0;
for (int zhang = 0; zhang * arr[index] <= rest; zhang++) {
ways += dp[index + 1][rest - (zhang * arr[index])];
}
dp[index][rest] = ways;
}
}
return dp[0][aim];
}
public static int dp2(int[] arr, int aim) {
if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
return 0;
}
int N = arr.length;
int[][] dp = new int[N + 1][aim + 1];
dp[N][0] = 1;
for (int index = N - 1; index >= 0; index--) {
for (int rest = 0; rest <= aim; rest++) {
dp[index][rest] = dp[index + 1][rest];
if (rest - arr[index] >= 0) {
dp[index][rest] += dp[index][rest - arr[index]];
}
}
}
return dp[0][aim];
}
// 为了测试
public static int[] randomArray(int maxLen, int maxValue) {
int N = (int) (Math.random() * maxLen);
int[] arr = new int[N];
boolean[] has = new boolean[maxValue + 1];
for (int i = 0; i < N; i++) {
do {
arr[i] = (int) (Math.random() * maxValue) + 1;
} while (has[arr[i]]);
has[arr[i]] = true;
}
return arr;
}
// 为了测试
public static void printArray(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}
// 为了测试
public static void main(String[] args) {
int maxLen = 10;
int maxValue = 30;
int testTime = 1000000;
System.out.println("测试开始");
for (int i = 0; i < testTime; i++) {
int[] arr = randomArray(maxLen, maxValue);
int aim = (int) (Math.random() * maxValue);
int ans1 = coinsWay(arr, aim);
int ans2 = dp1(arr, aim);
int ans3 = dp2(arr, aim);
if (ans1 != ans2 || ans1 != ans3) {
System.out.println("Oops!");
printArray(arr);
System.out.println(aim);
System.out.println(ans1);
System.out.println(ans2);
System.out.println(ans3);
break;
}
}
System.out.println("测试结束");
}
}
package class19;
// 这个问题leetcode上可以直接测
// 链接:https://leetcode.com/problems/longest-common-subsequence/
public class Code04_LongestCommonSubsequence {
public static int longestCommonSubsequence1(String s1, String s2) {
if (s1 == null || s2 == null || s1.length() == 0 || s2.length() == 0) {
return 0;
}
char[] str1 = s1.toCharArray();
char[] str2 = s2.toCharArray();
// 尝试
return process1(str1, str2, str1.length - 1, str2.length - 1);
}
// str1[0...i]和str2[0...j],这个范围上最长公共子序列长度是多少?
// 可能性分类:
// a) 最长公共子序列,一定不以str1[i]字符结尾、也一定不以str2[j]字符结尾
// b) 最长公共子序列,可能以str1[i]字符结尾、但是一定不以str2[j]字符结尾
// c) 最长公共子序列,一定不以str1[i]字符结尾、但是可能以str2[j]字符结尾
// d) 最长公共子序列,必须以str1[i]字符结尾、也必须以str2[j]字符结尾
// 注意:a)、b)、c)、d)并不是完全互斥的,他们可能会有重叠的情况
// 但是可以肯定,答案不会超过这四种可能性的范围
// 那么我们分别来看一下,这几种可能性怎么调用后续的递归。
// a) 最长公共子序列,一定不以str1[i]字符结尾、也一定不以str2[j]字符结尾
// 如果是这种情况,那么有没有str1[i]和str2[j]就根本不重要了,因为这两个字符一定没用啊
// 所以砍掉这两个字符,最长公共子序列 = str1[0...i-1]与str2[0...j-1]的最长公共子序列长度(后续递归)
// b) 最长公共子序列,可能以str1[i]字符结尾、但是一定不以str2[j]字符结尾
// 如果是这种情况,那么我们可以确定str2[j]一定没有用,要砍掉;但是str1[i]可能有用,所以要保留
// 所以,最长公共子序列 = str1[0...i]与str2[0...j-1]的最长公共子序列长度(后续递归)
// c) 最长公共子序列,一定不以str1[i]字符结尾、但是可能以str2[j]字符结尾
// 跟上面分析过程类似,最长公共子序列 = str1[0...i-1]与str2[0...j]的最长公共子序列长度(后续递归)
// d) 最长公共子序列,必须以str1[i]字符结尾、也必须以str2[j]字符结尾
// 同时可以看到,可能性d)存在的条件,一定是在str1[i] == str2[j]的情况下,才成立的
// 所以,最长公共子序列总长度 = str1[0...i-1]与str2[0...j-1]的最长公共子序列长度(后续递归) + 1(共同的结尾)
// 综上,四种情况已经穷尽了所有可能性。四种情况中取最大即可
// 其中b)、c)一定参与最大值的比较,
// 当str1[i] == str2[j]时,a)一定比d)小,所以d)参与
// 当str1[i] != str2[j]时,d)压根不存在,所以a)参与
// 但是再次注意了!
// a)是:str1[0...i-1]与str2[0...j-1]的最长公共子序列长度
// b)是:str1[0...i]与str2[0...j-1]的最长公共子序列长度
// c)是:str1[0...i-1]与str2[0...j]的最长公共子序列长度
// a)中str1的范围 < b)中str1的范围,a)中str2的范围 == b)中str2的范围
// 所以a)不用求也知道,它比不过b)啊,因为有一个样本的范围比b)小啊!
// a)中str1的范围 == c)中str1的范围,a)中str2的范围 < c)中str2的范围
// 所以a)不用求也知道,它比不过c)啊,因为有一个样本的范围比c)小啊!
// 至此,可以知道,a)就是个垃圾,有它没它,都不影响最大值的决策
// 所以,当str1[i] == str2[j]时,b)、c)、d)中选出最大值
// 当str1[i] != str2[j]时,b)、c)中选出最大值
public static int process1(char[] str1, char[] str2, int i, int j) {
if (i == 0 && j == 0) {
// str1[0..0]和str2[0..0],都只剩一个字符了
// 那如果字符相等,公共子序列长度就是1,不相等就是0
// 这显而易见
return str1[i] == str2[j] ? 1 : 0;
} else if (i == 0) {
// 这里的情况为:
// str1[0...0]和str2[0...j],str1只剩1个字符了,但是str2不只一个字符
// 因为str1只剩一个字符了,所以str1[0...0]和str2[0...j]公共子序列最多长度为1
// 如果str1[0] == str2[j],那么此时相等已经找到了!公共子序列长度就是1,也不可能更大了
// 如果str1[0] != str2[j],只是此时不相等而已,
// 那么str2[0...j-1]上有没有字符等于str1[0]呢?不知道,所以递归继续找
if (str1[i] == str2[j]) {
return 1;
} else {
return process1(str1, str2, i, j - 1);
}
} else if (j == 0) {
// 和上面的else if同理
// str1[0...i]和str2[0...0],str2只剩1个字符了,但是str1不只一个字符
// 因为str2只剩一个字符了,所以str1[0...i]和str2[0...0]公共子序列最多长度为1
// 如果str1[i] == str2[0],那么此时相等已经找到了!公共子序列长度就是1,也不可能更大了
// 如果str1[i] != str2[0],只是此时不相等而已,
// 那么str1[0...i-1]上有没有字符等于str2[0]呢?不知道,所以递归继续找
if (str1[i] == str2[j]) {
return 1;
} else {
return process1(str1, str2, i - 1, j);
}
} else { // i != 0 && j != 0
// 这里的情况为:
// str1[0...i]和str2[0...i],str1和str2都不只一个字符
// 看函数开始之前的注释部分
// p1就是可能性c)
int p1 = process1(str1, str2, i - 1, j);
// p2就是可能性b)
int p2 = process1(str1, str2, i, j - 1);
// p3就是可能性d),如果可能性d)存在,即str1[i] == str2[j],那么p3就求出来,参与pk
// 如果可能性d)不存在,即str1[i] != str2[j],那么让p3等于0,然后去参与pk,反正不影响
int p3 = str1[i] == str2[j] ? (1 + process1(str1, str2, i - 1, j - 1)) : 0;
return Math.max(p1, Math.max(p2, p3));
}
}
public static int longestCommonSubsequence2(String s1, String s2) {
if (s1 == null || s2 == null || s1.length() == 0 || s2.length() == 0) {
return 0;
}
char[] str1 = s1.toCharArray();
char[] str2 = s2.toCharArray();
int N = str1.length;
int M = str2.length;
int[][] dp = new int[N][M];
dp[0][0] = str1[0] == str2[0] ? 1 : 0;
for (int j = 1; j < M; j++) {
dp[0][j] = str1[0] == str2[j] ? 1 : dp[0][j - 1];
}
for (int i = 1; i < N; i++) {
dp[i][0] = str1[i] == str2[0] ? 1 : dp[i - 1][0];
}
for (int i = 1; i < N; i++) {
for (int j = 1; j < M; j++) {
int p1 = dp[i - 1][j];
int p2 = dp[i][j - 1];
int p3 = str1[i] == str2[j] ? (1 + dp[i - 1][j - 1]) : 0;
dp[i][j] = Math.max(p1, Math.max(p2, p3));
}
}
return dp[N - 1][M - 1];
}
}
package class20;
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;
// 题目
// 数组arr代表每一个咖啡机冲一杯咖啡的时间,每个咖啡机只能串行的制造咖啡。
// 现在有n个人需要喝咖啡,只能用咖啡机来制造咖啡。
// 认为每个人喝咖啡的时间非常短,冲好的时间即是喝完的时间。
// 每个人喝完之后咖啡杯可以选择洗或者自然挥发干净,只有一台洗咖啡杯的机器,只能串行的洗咖啡杯。
// 洗杯子的机器洗完一个杯子时间为a,任何一个杯子自然挥发干净的时间为b。
// 四个参数:arr, n, a, b
// 假设时间点从0开始,返回所有人喝完咖啡并洗完咖啡杯的全部过程结束后,至少来到什么时间点。
public class Code03_Coffee {
// 验证的方法
// 彻底的暴力
// 很慢但是绝对正确
public static int right(int[] arr, int n, int a, int b) {
int[] times = new int[arr.length];
int[] drink = new int[n];
return forceMake(arr, times, 0, drink, n, a, b);
}
// 每个人暴力尝试用每一个咖啡机给自己做咖啡
public static int forceMake(int[] arr, int[] times, int kth, int[] drink, int n, int a, int b) {
if (kth == n) {
int[] drinkSorted = Arrays.copyOf(drink, kth);
Arrays.sort(drinkSorted);
return forceWash(drinkSorted, a, b, 0, 0, 0);
}
int time = Integer.MAX_VALUE;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
int work = arr[i];
int pre = times[i];
drink[kth] = pre + work;
times[i] = pre + work;
time = Math.min(time, forceMake(arr, times, kth + 1, drink, n, a, b));
drink[kth] = 0;
times[i] = pre;
}
return time;
}
public static int forceWash(int[] drinks, int a, int b, int index, int washLine, int time) {
if (index == drinks.length) {
return time;
}
// 选择一:当前index号咖啡杯,选择用洗咖啡机刷干净
int wash = Math.max(drinks[index], washLine) + a;
int ans1 = forceWash(drinks, a, b, index + 1, wash, Math.max(wash, time));
// 选择二:当前index号咖啡杯,选择自然挥发
int dry = drinks[index] + b;
int ans2 = forceWash(drinks, a, b, index + 1, washLine, Math.max(dry, time));
return Math.min(ans1, ans2);
}
// 以下为贪心+优良暴力
public static class Machine {
public int timePoint;
public int workTime;
public Machine(int t, int w) {
timePoint = t;
workTime = w;
}
}
public static class MachineComparator implements Comparator<Machine> {
@Override
public int compare(Machine o1, Machine o2) {
return (o1.timePoint + o1.workTime) - (o2.timePoint + o2.workTime);
}
}
// 优良一点的暴力尝试的方法
public static int minTime1(int[] arr, int n, int a, int b) {
PriorityQueue<Machine> heap = new PriorityQueue<Machine>(new MachineComparator());
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
heap.add(new Machine(0, arr[i]));
}
int[] drinks = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
Machine cur = heap.poll();
cur.timePoint += cur.workTime;
drinks[i] = cur.timePoint;
heap.add(cur);
}
return bestTime(drinks, a, b, 0, 0);
}
// drinks 所有杯子可以开始洗的时间
// wash 单杯洗干净的时间(串行)
// air 挥发干净的时间(并行)
// free 洗的机器什么时候可用
// drinks[index.....]都变干净,最早的结束时间(返回)
public static int bestTime(int[] drinks, int wash, int air, int index, int free) {
if (index == drinks.length) {
return 0;
}
// index号杯子 决定洗
int selfClean1 = Math.max(drinks[index], free) + wash;
int restClean1 = bestTime(drinks, wash, air, index + 1, selfClean1);
int p1 = Math.max(selfClean1, restClean1);
// index号杯子 决定挥发
int selfClean2 = drinks[index] + air;
int restClean2 = bestTime(drinks, wash, air, index + 1, free);
int p2 = Math.max(selfClean2, restClean2);
return Math.min(p1, p2);
}
// 贪心+优良尝试改成动态规划
public static int minTime2(int[] arr, int n, int a, int b) {
PriorityQueue<Machine> heap = new PriorityQueue<Machine>(new MachineComparator());
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
heap.add(new Machine(0, arr[i]));
}
int[] drinks = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
Machine cur = heap.poll();
cur.timePoint += cur.workTime;
drinks[i] = cur.timePoint;
heap.add(cur);
}
return bestTimeDp(drinks, a, b);
}
public static int bestTimeDp(int[] drinks, int wash, int air) {
int N = drinks.length;
int maxFree = 0;
for (int i = 0; i < drinks.length; i++) {
maxFree = Math.max(maxFree, drinks[i]) + wash;
}
int[][] dp = new int[N + 1][maxFree + 1];
for (int index = N - 1; index >= 0; index--) {
for (int free = 0; free <= maxFree; free++) {
int selfClean1 = Math.max(drinks[index], free) + wash;
if (selfClean1 > maxFree) {
break; // 因为后面的也都不用填了
}
// index号杯子 决定洗
int restClean1 = dp[index + 1][selfClean1];
int p1 = Math.max(selfClean1, restClean1);
// index号杯子 决定挥发
int selfClean2 = drinks[index] + air;
int restClean2 = dp[index + 1][free];
int p2 = Math.max(selfClean2, restClean2);
dp[index][free] = Math.min(p1, p2);
}
}
return dp[0][0];
}
// for test
public static int[] randomArray(int len, int max) {
int[] arr = new int[len];
for (int i = 0; i < len; i++) {
arr[i] = (int) (Math.random() * max) + 1;
}
return arr;
}
// for test
public static void printArray(int[] arr) {
System.out.print("arr : ");
for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
System.out.print(arr[j] + ", ");
}
System.out.println();
}
public static void main(String[] args) {
int len = 10;
int max = 10;
int testTime = 10;
System.out.println("测试开始");
for (int i = 0; i < testTime; i++) {
int[] arr = randomArray(len, max);
int n = (int) (Math.random() * 7) + 1;
int a = (int) (Math.random() * 7) + 1;
int b = (int) (Math.random() * 10) + 1;
int ans1 = right(arr, n, a, b);
int ans2 = minTime1(arr, n, a, b);
int ans3 = minTime2(arr, n, a, b);
if (ans1 != ans2 || ans2 != ans3) {
printArray(arr);
System.out.println("n : " + n);
System.out.println("a : " + a);
System.out.println("b : " + b);
System.out.println(ans1 + " , " + ans2 + " , " + ans3);
System.out.println("===============");
break;
}
}
System.out.println("测试结束");
}
}