【动态规划】LeetCode 题解:416-分割等和子集

开发 前端
动态规划,是有一定难度的算法题类型,也是面试大厂时比较常看到的题目,有掌握的必要性。

大家好,我是前端西瓜哥,有三个月没做算法题了,这次就来做一道动态规划中难度较低的题。

题目

给你一个只包含正整数的非空数组 nums。请你判断是否可以将这个数组分割成两个子集,使得两个子集的元素和相等。

示例 1:

输入:nums = [1,5,11,5]
输出:true
解释:数组可以分割成 [1, 5, 5] [11]

示例 2:

输入:nums = [1,2,3,5]
输出:false
解释:数组不能分割成两个元素和相等的子集。

题目来源:

https://leetcode.cn/problems/partition-equal-subset-sum。

题解

动态规划,它的模型需要符合 多阶段决策最优解模型,即要推导出最后的结果,它需要经历多个阶段。

比如经典的跳楼梯,假如你要跳到第 7 阶梯的楼梯,你需要先知道跳到第 5 和第 6 阶梯需要走的步数。

还比如 0-1 背包问题,我们在决策是否要放入第 n 个物品,我们需要知道上一个决策完成后,书包的所有可能的重量。

这些都是 阶段。我们让多个选择同时并行发生,产生一个个阶段,并记下状态,给下一个状态使用。

我们回到正题。

题目意思是问能否将数组拆分成两个子数组,这两个子数组的和相等。

其实这就等价于,数组元素中是否存在一个子数组,它的和为原数组的总和除以 2,这时它就变成了经典 0-1 背包问题,你需要决策每个阶段是否放入特定的数组元素,直到刚好为总和除以 2。

0-1 背包问题,有在书包有最大承重情况下,求放入物体的最大重量。或是提升到二维,求放入物体的最大价值。

这道题属于前者。

先看完整的题解:

function canPartition(nums) {
const sum = nums.reduce((sum, curr) => sum + curr, 0);
if (sum % 2 === 1) return false;
const half = sum / 2;
if (nums[0] === half) return true;
const dp = new Array(nums.length);
for (let i = 0; i < dp.length; i++) {
dp[i] = new Array(half + 1).fill(false);
}
dp[0][0] = true;
if (nums[0] <= half) {
dp[0][nums[0]] = true;
}
for (let i = 1; i < dp.length; i++) {

for (let j = 0; j < dp[i].length; j++) {
if (dp[i - 1][j] === true) {
dp[i][j] = true;
if (j + nums[i] < half) {
dp[i][j + nums[i]] = true;
} else if (j + nums[i] === half) {
return true;
}
}
}
}
return false;
};

这里的要点是构建一个二维布尔值数组 dp,用来保存每个阶段的状态,对于 dp[i][j],i 表示决策第 i 个元素是否被放入,j 表示子数组总和。

所以 dp[i][j] 的意思就是在决策第 i 个元素的阶段,是否存在一种可能,让总和为 j。

图片

因为当前阶段需要靠上一个阶段推导,所以我们需要初始化第一阶段的状态:

const dp = new Array(nums.length);
for (let i = 0; i < dp.length; i++) {
dp[i] = new Array(half + 1).fill(false);
}
dp[0][0] = true;
if (nums[0] <= half) {
dp[0][nums[0]] = true;
}

然后推导下一个阶段时,就遍历上一阶段的值,如果为 true,就基于它决策加入当前元素和不加入当前元素后得到的新的总和,在对应的位置标记为 true,直到和为目标值。

for (let i = 1; i < dp.length; i++) {
for (let j = 0; j < dp[i].length; j++) {
if (dp[i - 1][j] === true) {
dp[i][j] = true;
if (j + nums[i] < half) {
dp[i][j + nums[i]] = true;
} else if (j + nums[i] === half) {
return true;
}
}
}
}

其实还可以做内存优化,将二维数组转换为一维数组,这需要用从后往前遍历数组的技巧。

这里还用二维数组的解法,是因为它还是比较经典的,有普适性,适合用于讲解。一些题目中,甚至能将优化为几个变量,比如跳楼梯。

结尾

动态规划,是有一定难度的算法题类型,也是面试大厂时比较常看到的题目,有掌握的必要性。

责任编辑:姜华 来源: 前端西瓜哥
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