【动态规划】完全背包问题应用-3.完全平方数

题目链接: 279. 完全平方数

题目分析:

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给你一个整数 n ,返回 和为 n 的完全平方数的最少数量 。

完全平方数:比如说1^2 = 1,2^2 = 4,3^2 = 9。1、4、9就是完全平方数。

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算法原理:

从左往右开始挑完全平方数,一个数可以挑多次,挑出来的数只要等于n即可。如果对背包问题比较敏感,这就是背包问题,并且是完全背包问题。

1.状态表示

dp[i][j] 表示:从前 i 个完全平方数种挑选,总和正好等于 j,所有选法中,最少的数量

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2.状态转移方程

根据最后一个位置,划分情况

不选 i^2,说明所有选法中都不包含 i^2 这个平方数,相当于从去 1 ~ i - 1 这个区间去选,就是dp[i-1][j]

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选1个 i^2,然后在去1 ~ i - 1区间挑一个总和等于 j - i^2的最少数量,然后在加上选的 i^2这一个数。

同理选2个 i^2,3个 i^2…, 和上面分析一样

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发现填一个状态的时候发现这个状态时候很多状态拼接而成的,这个时候我们要想到策略把这些状态用一个或者两个状态来表示。

在完全背包哪里我们已经分析过了,这里直接写。

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然后从所有情况找最小值

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3.初始化

  1. 多开一行一列
  2. 里面的值要保证后序的填表是正确的
  3. 下标的映射关系

第一列不用初始化,因为用到dp[i][j-coins[i]] 前提 j >= coins[i],所以不会越界。我们只初始化第一行。

第一行表示完全平方数为0,当 j = 0表示总和为0,不选就行了,最少数量为0

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当 j = 1、2…,完全平方数为0,根本凑不出和为 j,然后我们填dp[i][j]要最小值,为了不让这些位置得值影响填表,因此可以给0x3f3f3f3f

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4.填表顺序

填dp[i][j]会用到上面和左边的值,因此从上往下填写每一行,每一行从左往右。

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5.返回值

dp[i][j] 表示:从前 i 个完全平方数中挑选,总和正好等于 j,所有选法中,最少的数量,但是我们要的是从整个完全平方数种选总和正好等于n最少数量。这里有一个问题 i 取到哪里比较好呢?

我们绝对不会选一个完全平方数会比n大,所以说下标的平方应该小于等于n

所以我们最终返回的是 dp[√n][n],同时建表的时候也应该是(√n + 1)*(n + 1)规模的。

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class Solution {
public:
    int numSquares(int n) {

        // int m = sqrt(n);
        // vector<vector<int>> dp(m + 1, vector<int>(n + 1));
        // for(int j = 1; j <= n; ++j) dp[0][j] = 0x3f3f3f3f;
        // for(int i = 1; i <= m; ++i)
        //     for(int j = 0; j <= n; ++j)
        //     {
        //         dp[i][j] = dp[i - 1][j];
        //         if(j >= i * i)
        //             dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][j - i * i] + 1);
        //     }
        // return dp[m][n];

        //优化
        int m = sqrt(n);
        vector<int> dp(n + 1,0x3f3f3f3f);
        dp[0] = 0;
        for(int i = 1; i <= m; ++i)
            for(int j = i * i; j <= n; ++j)
                dp[j] = min(dp[j], dp[j - i * i] + 1);
        return dp[n];

    }
};
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