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剑指 Offer 14- I. 剪绳子

时间:2021-02-22 12:35:23      阅读:0      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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思路:

1.动态规划

  首先想到的肯定是暴力解法,将所有情况列举出来再计算,时间复杂度O(2^n),很明显这种做法会超时。

  如何改进暴力解法呢?在计算时会发现暴力解法实际上是将求解F(n)的问题分解成求解F(n-1)的问题。

  由此可以使用动态规划的解法。

  定义一个数组dp,其中 dp[i] 表示的是长度为 i 的绳子能得到的最大乘积。我们先把长度为 i 的绳子拆成两部分,一部分是 j,另一部分是 i-j,那么会有下面4种情况:

 

  1. j,i-j 都不可拆

  dp[ i ] = ( i - j ) * j

  2. j 可拆,i-j 不可拆

  dp[ i ] = ( i - j ) * dp[ j ]

  3. j 不可拆,i-j 可拆

  dp[ i ] = dp[ i - j ] * j

  4. j,i-j 都可拆

  dp[ i ] = dp[ i - j ] * dp[ j ]

  取这4种里的最大值,代码如下:

class Solution {
    public int cuttingRope(int n) {
        int[] dp = new int[n+1];
        dp[1] = 1;
        for (int i = 2; i<=n; i++){
            for (int j = 1; j < i; j++){
                int a = dp[i];
                int b = (i-j)*j;
                int c = (i-j)*dp[j];
                int d = dp[i-j]*j;
                int e = dp[i-j]*dp[j];
                dp[i] = Math.max(a,Math.max(Math.max(b,c),e));
            }
        }
        return dp[n];
    }
}

2. 数学方法

由算术几何均值不等式可知,当所有绳段长度相等时,乘积最大。

  技术图片

 

如果把长度为n的绳子分为x段,则每段只有在长度相等的时候乘积最大,那么每段的长度是n/x,他们的乘积是(n/x)^x。

对函数求导,当x=n/e的时候,也就是每段绳子的长度是 n/x=n/(n/e)=e 的时候乘积最大。

 

而题中绳子剪的长度都是整数,所以只能取接近e的值,也就是3的时候乘积最大。

这里也有例外,当 n≤4 时,因为2×2>1×3,有特殊情况。

因此如果n大于4,就不停的把绳子减去3,代码如下:

public int cuttingRope(int n) {
    if (n == 2 || n == 3)
        return n - 1;
    int res = 1;
    while (n > 4) {
        //如果n大于4,我们不停的让他减去3
        n = n - 3;
        //计算每段的乘积
        res = res * 3;
    }
    return n * res;
}

参考:
https://leetcode-cn.com/problems/jian-sheng-zi-lcof/solution/shu-xue-zhi-shi-he-dong-tai-gui-hua-liang-chong-fa/

剑指 Offer 14- I. 剪绳子

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原文地址:https://www.cnblogs.com/zccfrancis/p/14425607.html

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