This commit is contained in:
krahets 2023-07-19 01:44:39 +08:00
parent ec6f3fd337
commit 1184c791c5
14 changed files with 563 additions and 42 deletions

View file

@ -1364,7 +1364,7 @@ comments: true
- 上文介绍过的剪枝是一种常用的优化方法。它可以避免搜索那些肯定不会产生有效解的路径,从而节省时间和空间。 - 上文介绍过的剪枝是一种常用的优化方法。它可以避免搜索那些肯定不会产生有效解的路径,从而节省时间和空间。
- 另一个常用的优化方法是加入「启发式搜索 Heuristic Search」策略它在搜索过程中引入一些策略或者估计值从而优先搜索最有可能产生有效解的路径。 - 另一个常用的优化方法是加入「启发式搜索 Heuristic Search」策略它在搜索过程中引入一些策略或者估计值从而优先搜索最有可能产生有效解的路径。
## 13.1.6.   典型例题 ## 13.1.6.   回溯典型例题
**搜索问题**:这类问题的目标是找到满足特定条件的解决方案。 **搜索问题**:这类问题的目标是找到满足特定条件的解决方案。

View file

@ -160,9 +160,32 @@ status: new
=== "C#" === "C#"
```csharp title="binary_search_recur.cs" ```csharp title="binary_search_recur.cs"
[class]{binary_search_recur}-[func]{dfs} /* 二分查找:问题 f(i, j) */
int dfs(int[] nums, int target, int i, int j) {
// 若区间为空,代表无目标元素,则返回 -1
if (i > j) {
return -1;
}
// 计算中点索引 m
int m = (i + j) / 2;
if (nums[m] < target) {
// 递归子问题 f(m+1, j)
return dfs(nums, target, m + 1, j);
} else if (nums[m] > target) {
// 递归子问题 f(i, m-1)
return dfs(nums, target, i, m - 1);
} else {
// 找到目标元素,返回其索引
return m;
}
}
[class]{binary_search_recur}-[func]{binarySearch} /* 二分查找 */
int binarySearch(int[] nums, int target) {
int n = nums.Length;
// 求解问题 f(0, n-1)
return dfs(nums, target, 0, n - 1);
}
``` ```
=== "Swift" === "Swift"

View file

@ -195,9 +195,33 @@ status: new
=== "C#" === "C#"
```csharp title="build_tree.cs" ```csharp title="build_tree.cs"
[class]{build_tree}-[func]{dfs} /* 构建二叉树:分治 */
TreeNode dfs(int[] preorder, int[] inorder, Dictionary<int, int> hmap, int i, int l, int r) {
// 子树区间为空时终止
if (r - l < 0)
return null;
// 初始化根节点
TreeNode root = new TreeNode(preorder[i]);
// 查询 m ,从而划分左右子树
int m = hmap[preorder[i]];
// 子问题:构建左子树
root.left = dfs(preorder, inorder, hmap, i + 1, l, m - 1);
// 子问题:构建右子树
root.right = dfs(preorder, inorder, hmap, i + 1 + m - l, m + 1, r);
// 返回根节点
return root;
}
[class]{build_tree}-[func]{buildTree} /* 构建二叉树 */
TreeNode buildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
// 初始化哈希表,存储 inorder 元素到索引的映射
Dictionary<int, int> hmap = new Dictionary<int, int>();
for (int i = 0; i < inorder.Length; i++) {
hmap.TryAdd(inorder[i], i);
}
TreeNode root = dfs(preorder, inorder, hmap, 0, 0, inorder.Length - 1);
return root;
}
``` ```
=== "Swift" === "Swift"

View file

@ -112,7 +112,7 @@ status: new
} }
/* 求解汉诺塔 */ /* 求解汉诺塔 */
void hanota(List<Integer> A, List<Integer> B, List<Integer> C) { void solveHanota(List<Integer> A, List<Integer> B, List<Integer> C) {
int n = A.size(); int n = A.size();
// 将 A 顶部 n 个圆盘借助 B 移到 C // 将 A 顶部 n 个圆盘借助 B 移到 C
dfs(n, A, B, C); dfs(n, A, B, C);
@ -227,11 +227,36 @@ status: new
=== "C#" === "C#"
```csharp title="hanota.cs" ```csharp title="hanota.cs"
[class]{hanota}-[func]{move} /* 移动一个圆盘 */
void move(List<int> src, List<int> tar) {
// 从 src 顶部拿出一个圆盘
int pan = src[^1];
src.RemoveAt(src.Count - 1);
// 将圆盘放入 tar 顶部
tar.Add(pan);
}
[class]{hanota}-[func]{dfs} /* 求解汉诺塔:问题 f(i) */
void dfs(int i, List<int> src, List<int> buf, List<int> tar) {
// 若 src 只剩下一个圆盘,则直接将其移到 tar
if (i == 1) {
move(src, tar);
return;
}
// 子问题 f(i-1) :将 src 顶部 i-1 个圆盘借助 tar 移到 buf
dfs(i - 1, src, tar, buf);
// 子问题 f(1) :将 src 剩余一个圆盘移到 tar
move(src, tar);
// 子问题 f(i-1) :将 buf 顶部 i-1 个圆盘借助 src 移到 tar
dfs(i - 1, buf, src, tar);
}
[class]{hanota}-[func]{hanota} /* 求解汉诺塔 */
void solveHanota(List<int> A, List<int> B, List<int> C) {
int n = A.Count;
// 将 A 顶部 n 个圆盘借助 B 移到 C
dfs(n, A, B, C);
}
``` ```
=== "Swift" === "Swift"

View file

@ -11,6 +11,6 @@ status: new
- 引入分治策略往往可以带来算法效率的提升。一方面,分治策略减少了计算吧操作数量;另一方面,分治后有利于系统的并行优化。 - 引入分治策略往往可以带来算法效率的提升。一方面,分治策略减少了计算吧操作数量;另一方面,分治后有利于系统的并行优化。
- 分治既可以解决许多算法问题,也广泛应用于数据结构与算法设计中,处处可见其身影。 - 分治既可以解决许多算法问题,也广泛应用于数据结构与算法设计中,处处可见其身影。
- 相较于暴力搜索,自适应搜索效率更高。时间复杂度为 $O(\log n)$ 的搜索算法通常都是基于分治策略实现的。 - 相较于暴力搜索,自适应搜索效率更高。时间复杂度为 $O(\log n)$ 的搜索算法通常都是基于分治策略实现的。
- 二分查找也体现了分治思想,我们可以通过递归分治实现二分查找。 - 二分查找是分治思想的另一个典型应用,它不包含将子问题的解进行合并的步骤。我们可以通过递归分治实现二分查找。
- 在构建二叉树问题中,构建树(原问题)可以被划分为构建左子树和右子树(子问题),其可以通过划分前序遍历和中序遍历的索引区间来实现。 - 在构建二叉树问题中,构建树(原问题)可以被划分为构建左子树和右子树(子问题),其可以通过划分前序遍历和中序遍历的索引区间来实现。
- 在汉诺塔问题中,一个规模为 $n$ 的问题可以被划分为两个规模为 $n-1$ 的子问题和一个规模为 $1$ 的子问题。按顺序解决这三个子问题后,原问题随之得到解决。 - 在汉诺塔问题中,一个规模为 $n$ 的问题可以被划分为两个规模为 $n-1$ 的子问题和一个规模为 $1$ 的子问题。按顺序解决这三个子问题后,原问题随之得到解决。

View file

@ -143,7 +143,23 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="min_cost_climbing_stairs_dp.swift" ```swift title="min_cost_climbing_stairs_dp.swift"
[class]{}-[func]{minCostClimbingStairsDP} /* 爬楼梯最小代价:动态规划 */
func minCostClimbingStairsDP(cost: [Int]) -> Int {
let n = cost.count - 1
if n == 1 || n == 2 {
return cost[n]
}
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
var dp = Array(repeating: 0, count: n + 1)
// 初始状态:预设最小子问题的解
dp[1] = 1
dp[2] = 2
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
for i in stride(from: 3, through: n, by: 1) {
dp[i] = min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i]
}
return dp[n]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -275,7 +291,18 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="min_cost_climbing_stairs_dp.swift" ```swift title="min_cost_climbing_stairs_dp.swift"
[class]{}-[func]{minCostClimbingStairsDPComp} /* 爬楼梯最小代价:状态压缩后的动态规划 */
func minCostClimbingStairsDPComp(cost: [Int]) -> Int {
let n = cost.count - 1
if n == 1 || n == 2 {
return cost[n]
}
var (a, b) = (cost[1], cost[2])
for i in stride(from: 3, through: n, by: 1) {
(a, b) = (b, min(a, b) + cost[i])
}
return b
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -465,7 +492,25 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="climbing_stairs_constraint_dp.swift" ```swift title="climbing_stairs_constraint_dp.swift"
[class]{}-[func]{climbingStairsConstraintDP} /* 带约束爬楼梯:动态规划 */
func climbingStairsConstraintDP(n: Int) -> Int {
if n == 1 || n == 2 {
return n
}
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
var dp = Array(repeating: Array(repeating: 0, count: 3), count: n + 1)
// 初始状态:预设最小子问题的解
dp[1][1] = 1
dp[1][2] = 0
dp[2][1] = 0
dp[2][2] = 1
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
for i in stride(from: 3, through: n, by: 1) {
dp[i][1] = dp[i - 1][2]
dp[i][2] = dp[i - 2][1] + dp[i - 2][2]
}
return dp[n][1] + dp[n][2]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"

View file

@ -216,7 +216,22 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="min_path_sum.swift" ```swift title="min_path_sum.swift"
[class]{}-[func]{minPathSumDFS} /* 最小路径和:暴力搜索 */
func minPathSumDFS(grid: [[Int]], i: Int, j: Int) -> Int {
// 若为左上角单元格,则终止搜索
if i == 0, j == 0 {
return grid[0][0]
}
// 若行列索引越界,则返回 +∞ 代价
if i < 0 || j < 0 {
return .max
}
// 计算从左上角到 (i-1, j) 和 (i, j-1) 的最小路径代价
let left = minPathSumDFS(grid: grid, i: i - 1, j: j)
let up = minPathSumDFS(grid: grid, i: i, j: j - 1)
// 返回从左上角到 (i, j) 的最小路径代价
return min(left, up) + grid[i][j]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -389,7 +404,27 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="min_path_sum.swift" ```swift title="min_path_sum.swift"
[class]{}-[func]{minPathSumDFSMem} /* 最小路径和:记忆化搜索 */
func minPathSumDFSMem(grid: [[Int]], mem: inout [[Int]], i: Int, j: Int) -> Int {
// 若为左上角单元格,则终止搜索
if i == 0, j == 0 {
return grid[0][0]
}
// 若行列索引越界,则返回 +∞ 代价
if i < 0 || j < 0 {
return .max
}
// 若已有记录,则直接返回
if mem[i][j] != -1 {
return mem[i][j]
}
// 左边和上边单元格的最小路径代价
let left = minPathSumDFSMem(grid: grid, mem: &mem, i: i - 1, j: j)
let up = minPathSumDFSMem(grid: grid, mem: &mem, i: i, j: j - 1)
// 记录并返回左上角到 (i, j) 的最小路径代价
mem[i][j] = min(left, up) + grid[i][j]
return mem[i][j]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -565,7 +600,29 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="min_path_sum.swift" ```swift title="min_path_sum.swift"
[class]{}-[func]{minPathSumDP} /* 最小路径和:动态规划 */
func minPathSumDP(grid: [[Int]]) -> Int {
let n = grid.count
let m = grid[0].count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: Array(repeating: 0, count: m), count: n)
dp[0][0] = grid[0][0]
// 状态转移:首行
for j in stride(from: 1, to: m, by: 1) {
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j]
}
// 状态转移:首列
for i in stride(from: 1, to: n, by: 1) {
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0]
}
// 状态转移:其余行列
for i in stride(from: 1, to: n, by: 1) {
for j in stride(from: 1, to: m, by: 1) {
dp[i][j] = min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]) + grid[i][j]
}
}
return dp[n - 1][m - 1]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -771,7 +828,28 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="min_path_sum.swift" ```swift title="min_path_sum.swift"
[class]{}-[func]{minPathSumDPComp} /* 最小路径和:状态压缩后的动态规划 */
func minPathSumDPComp(grid: [[Int]]) -> Int {
let n = grid.count
let m = grid[0].count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: 0, count: m)
// 状态转移:首行
dp[0] = grid[0][0]
for j in stride(from: 1, to: m, by: 1) {
dp[j] = dp[j - 1] + grid[0][j]
}
// 状态转移:其余行
for i in stride(from: 1, to: n, by: 1) {
// 状态转移:首列
dp[0] = dp[0] + grid[i][0]
// 状态转移:其余列
for j in stride(from: 1, to: m, by: 1) {
dp[j] = min(dp[j - 1], dp[j]) + grid[i][j]
}
}
return dp[m - 1]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"

View file

@ -213,7 +213,32 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="edit_distance.swift" ```swift title="edit_distance.swift"
[class]{}-[func]{editDistanceDP} /* 编辑距离:动态规划 */
func editDistanceDP(s: String, t: String) -> Int {
let n = s.utf8CString.count
let m = t.utf8CString.count
var dp = Array(repeating: Array(repeating: 0, count: m + 1), count: n + 1)
// 状态转移:首行首列
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
dp[i][0] = i
}
for j in stride(from: 1, through: m, by: 1) {
dp[0][j] = j
}
// 状态转移:其余行列
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for j in stride(from: 1, through: m, by: 1) {
if s.utf8CString[i - 1] == t.utf8CString[j - 1] {
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]
} else {
// 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1
dp[i][j] = min(min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]), dp[i - 1][j - 1]) + 1
}
}
}
return dp[n][m]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -458,7 +483,35 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="edit_distance.swift" ```swift title="edit_distance.swift"
[class]{}-[func]{editDistanceDPComp} /* 编辑距离:状态压缩后的动态规划 */
func editDistanceDPComp(s: String, t: String) -> Int {
let n = s.utf8CString.count
let m = t.utf8CString.count
var dp = Array(repeating: 0, count: m + 1)
// 状态转移:首行
for j in stride(from: 1, through: m, by: 1) {
dp[j] = j
}
// 状态转移:其余行
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
// 状态转移:首列
var leftup = dp[0] // 暂存 dp[i-1, j-1]
dp[0] = i
// 状态转移:其余列
for j in stride(from: 1, through: m, by: 1) {
let temp = dp[j]
if s.utf8CString[i - 1] == t.utf8CString[j - 1] {
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
dp[j] = leftup
} else {
// 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1
dp[j] = min(min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1
}
leftup = temp // 更新为下一轮的 dp[i-1, j-1]
}
}
return dp[m]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"

View file

@ -170,9 +170,31 @@ status: new
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="climbing_stairs_backtrack.swift" ```swift title="climbing_stairs_backtrack.swift"
[class]{}-[func]{backtrack} /* 回溯 */
func backtrack(choices: [Int], state: Int, n: Int, res: inout [Int]) {
// 当爬到第 n 阶时,方案数量加 1
if state == n {
res[0] += 1
}
// 遍历所有选择
for choice in choices {
// 剪枝:不允许越过第 n 阶
if state + choice > n {
break
}
backtrack(choices: choices, state: state + choice, n: n, res: &res)
}
}
[class]{}-[func]{climbingStairsBacktrack} /* 爬楼梯:回溯 */
func climbingStairsBacktrack(n: Int) -> Int {
let choices = [1, 2] // 可选择向上爬 1 或 2 阶
let state = 0 // 从第 0 阶开始爬
var res: [Int] = []
res.append(0) // 使用 res[0] 记录方案数量
backtrack(choices: choices, state: state, n: n, res: &res)
return res[0]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -353,9 +375,21 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="climbing_stairs_dfs.swift" ```swift title="climbing_stairs_dfs.swift"
[class]{}-[func]{dfs} /* 搜索 */
func dfs(i: Int) -> Int {
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
if i == 1 || i == 2 {
return i
}
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
let count = dfs(i: i - 1) + dfs(i: i - 2)
return count
}
[class]{}-[func]{climbingStairsDFS} /* 爬楼梯:搜索 */
func climbingStairsDFS(n: Int) -> Int {
dfs(i: n)
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -540,9 +574,29 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="climbing_stairs_dfs_mem.swift" ```swift title="climbing_stairs_dfs_mem.swift"
[class]{}-[func]{dfs} /* 记忆化搜索 */
func dfs(i: Int, mem: inout [Int]) -> Int {
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
if i == 1 || i == 2 {
return i
}
// 若存在记录 dp[i] ,则直接返回之
if mem[i] != -1 {
return mem[i]
}
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
let count = dfs(i: i - 1, mem: &mem) + dfs(i: i - 2, mem: &mem)
// 记录 dp[i]
mem[i] = count
return count
}
[class]{}-[func]{climbingStairsDFSMem} /* 爬楼梯:记忆化搜索 */
func climbingStairsDFSMem(n: Int) -> Int {
// mem[i] 记录爬到第 i 阶的方案总数,-1 代表无记录
var mem = Array(repeating: -1, count: n + 1)
return dfs(i: n, mem: &mem)
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -699,7 +753,22 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="climbing_stairs_dp.swift" ```swift title="climbing_stairs_dp.swift"
[class]{}-[func]{climbingStairsDP} /* 爬楼梯:动态规划 */
func climbingStairsDP(n: Int) -> Int {
if n == 1 || n == 2 {
return n
}
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
var dp = Array(repeating: 0, count: n + 1)
// 初始状态:预设最小子问题的解
dp[1] = 1
dp[2] = 2
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
for i in stride(from: 3, through: n, by: 1) {
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2]
}
return dp[n]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -833,7 +902,18 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="climbing_stairs_dp.swift" ```swift title="climbing_stairs_dp.swift"
[class]{}-[func]{climbingStairsDPComp} /* 爬楼梯:状态压缩后的动态规划 */
func climbingStairsDPComp(n: Int) -> Int {
if n == 1 || n == 2 {
return n
}
var a = 1
var b = 2
for _ in stride(from: 3, through: n, by: 1) {
(a, b) = (b, a + b)
}
return b
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"

View file

@ -172,7 +172,22 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="knapsack.swift" ```swift title="knapsack.swift"
[class]{}-[func]{knapsackDFS} /* 0-1 背包:暴力搜索 */
func knapsackDFS(wgt: [Int], val: [Int], i: Int, c: Int) -> Int {
// 若已选完所有物品或背包无容量,则返回价值 0
if i == 0 || c == 0 {
return 0
}
// 若超过背包容量,则只能不放入背包
if wgt[i - 1] > c {
return knapsackDFS(wgt: wgt, val: val, i: i - 1, c: c)
}
// 计算不放入和放入物品 i 的最大价值
let no = knapsackDFS(wgt: wgt, val: val, i: i - 1, c: c)
let yes = knapsackDFS(wgt: wgt, val: val, i: i - 1, c: c - wgt[i - 1]) + val[i - 1]
// 返回两种方案中价值更大的那一个
return max(no, yes)
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -343,7 +358,27 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="knapsack.swift" ```swift title="knapsack.swift"
[class]{}-[func]{knapsackDFSMem} /* 0-1 背包:记忆化搜索 */
func knapsackDFSMem(wgt: [Int], val: [Int], mem: inout [[Int]], i: Int, c: Int) -> Int {
// 若已选完所有物品或背包无容量,则返回价值 0
if i == 0 || c == 0 {
return 0
}
// 若已有记录,则直接返回
if mem[i][c] != -1 {
return mem[i][c]
}
// 若超过背包容量,则只能不放入背包
if wgt[i - 1] > c {
return knapsackDFSMem(wgt: wgt, val: val, mem: &mem, i: i - 1, c: c)
}
// 计算不放入和放入物品 i 的最大价值
let no = knapsackDFSMem(wgt: wgt, val: val, mem: &mem, i: i - 1, c: c)
let yes = knapsackDFSMem(wgt: wgt, val: val, mem: &mem, i: i - 1, c: c - wgt[i - 1]) + val[i - 1]
// 记录并返回两种方案中价值更大的那一个
mem[i][c] = max(no, yes)
return mem[i][c]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -507,7 +542,25 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="knapsack.swift" ```swift title="knapsack.swift"
[class]{}-[func]{knapsackDP} /* 0-1 背包:动态规划 */
func knapsackDP(wgt: [Int], val: [Int], cap: Int) -> Int {
let n = wgt.count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: Array(repeating: 0, count: cap + 1), count: n + 1)
// 状态转移
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for c in stride(from: 1, through: cap, by: 1) {
if wgt[i - 1] > c {
// 若超过背包容量,则不选物品 i
dp[i][c] = dp[i - 1][c]
} else {
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
dp[i][c] = max(dp[i - 1][c], dp[i - 1][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1])
}
}
}
return dp[n][cap]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -727,7 +780,23 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="knapsack.swift" ```swift title="knapsack.swift"
[class]{}-[func]{knapsackDPComp} /* 0-1 背包:状态压缩后的动态规划 */
func knapsackDPComp(wgt: [Int], val: [Int], cap: Int) -> Int {
let n = wgt.count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: 0, count: cap + 1)
// 状态转移
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
// 倒序遍历
for c in stride(from: cap, through: 1, by: -1) {
if wgt[i - 1] <= c {
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
dp[c] = max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1])
}
}
}
return dp[cap]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"

View file

@ -154,7 +154,25 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="unbounded_knapsack.swift" ```swift title="unbounded_knapsack.swift"
[class]{}-[func]{unboundedKnapsackDP} /* 完全背包:动态规划 */
func unboundedKnapsackDP(wgt: [Int], val: [Int], cap: Int) -> Int {
let n = wgt.count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: Array(repeating: 0, count: cap + 1), count: n + 1)
// 状态转移
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for c in stride(from: 1, through: cap, by: 1) {
if wgt[i - 1] > c {
// 若超过背包容量,则不选物品 i
dp[i][c] = dp[i - 1][c]
} else {
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
dp[i][c] = max(dp[i - 1][c], dp[i][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1])
}
}
}
return dp[n][cap]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -329,7 +347,25 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="unbounded_knapsack.swift" ```swift title="unbounded_knapsack.swift"
[class]{}-[func]{unboundedKnapsackDPComp} /* 完全背包:状态压缩后的动态规划 */
func unboundedKnapsackDPComp(wgt: [Int], val: [Int], cap: Int) -> Int {
let n = wgt.count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: 0, count: cap + 1)
// 状态转移
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for c in stride(from: 1, through: cap, by: 1) {
if wgt[i - 1] > c {
// 若超过背包容量,则不选物品 i
dp[c] = dp[c]
} else {
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
dp[c] = max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1])
}
}
}
return dp[cap]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -368,7 +404,7 @@ $$
!!! question !!! question
给定 $n$ 种硬币,第 $i$ 个硬币的面值为 $coins[i - 1]$ 目标金额 $amt$ **每种硬币可以重复选取**,问能够凑出目标金额的最少硬币个数。如果无法凑出目标金额则返回 $-1$ 。 给定 $n$ 种硬币,第 $i$ 个硬币的面值为 $coins[i - 1]$ ,目标金额 $amt$ **每种硬币可以重复选取**,问能够凑出目标金额的最少硬币个数。如果无法凑出目标金额则返回 $-1$ 。
如下图所示,凑出 $11$ 元最少需要 $3$ 枚硬币,方案为 $1 + 2 + 5 = 11$ 。 如下图所示,凑出 $11$ 元最少需要 $3$ 枚硬币,方案为 $1 + 2 + 5 = 11$ 。
@ -547,7 +583,30 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="coin_change.swift" ```swift title="coin_change.swift"
[class]{}-[func]{coinChangeDP} /* 零钱兑换:动态规划 */
func coinChangeDP(coins: [Int], amt: Int) -> Int {
let n = coins.count
let MAX = amt + 1
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: Array(repeating: 0, count: amt + 1), count: n + 1)
// 状态转移:首行首列
for a in stride(from: 1, through: amt, by: 1) {
dp[0][a] = MAX
}
// 状态转移:其余行列
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for a in stride(from: 1, through: amt, by: 1) {
if coins[i - 1] > a {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[i][a] = dp[i - 1][a]
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
dp[i][a] = min(dp[i - 1][a], dp[i][a - coins[i - 1]] + 1)
}
}
}
return dp[n][amt] != MAX ? dp[n][amt] : -1
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -768,7 +827,27 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="coin_change.swift" ```swift title="coin_change.swift"
[class]{}-[func]{coinChangeDPComp} /* 零钱兑换:状态压缩后的动态规划 */
func coinChangeDPComp(coins: [Int], amt: Int) -> Int {
let n = coins.count
let MAX = amt + 1
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: MAX, count: amt + 1)
dp[0] = 0
// 状态转移
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for a in stride(from: 1, through: amt, by: 1) {
if coins[i - 1] > a {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[a] = dp[a]
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
dp[a] = min(dp[a], dp[a - coins[i - 1]] + 1)
}
}
}
return dp[amt] != MAX ? dp[amt] : -1
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -962,7 +1041,29 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="coin_change_ii.swift" ```swift title="coin_change_ii.swift"
[class]{}-[func]{coinChangeIIDP} /* 零钱兑换 II动态规划 */
func coinChangeIIDP(coins: [Int], amt: Int) -> Int {
let n = coins.count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: Array(repeating: 0, count: amt + 1), count: n + 1)
// 初始化首列
for i in stride(from: 0, through: n, by: 1) {
dp[i][0] = 1
}
// 状态转移
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for a in stride(from: 1, through: amt, by: 1) {
if coins[i - 1] > a {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[i][a] = dp[i - 1][a]
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案之和
dp[i][a] = dp[i - 1][a] + dp[i][a - coins[i - 1]]
}
}
}
return dp[n][amt]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"
@ -1125,7 +1226,26 @@ $$
=== "Swift" === "Swift"
```swift title="coin_change_ii.swift" ```swift title="coin_change_ii.swift"
[class]{}-[func]{coinChangeIIDPComp} /* 零钱兑换 II状态压缩后的动态规划 */
func coinChangeIIDPComp(coins: [Int], amt: Int) -> Int {
let n = coins.count
// 初始化 dp 表
var dp = Array(repeating: 0, count: amt + 1)
dp[0] = 1
// 状态转移
for i in stride(from: 1, through: n, by: 1) {
for a in stride(from: 1, through: amt, by: 1) {
if coins[i - 1] > a {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[a] = dp[a]
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案之和
dp[a] = dp[a] + dp[a - coins[i - 1]]
}
}
}
return dp[amt]
}
``` ```
=== "Zig" === "Zig"

View file

@ -39,9 +39,11 @@ BFS 通常借助「队列」来实现。队列具有“先入先出”的性质
// 顶点遍历序列 // 顶点遍历序列
List<Vertex> res = new ArrayList<>(); List<Vertex> res = new ArrayList<>();
// 哈希表,用于记录已被访问过的顶点 // 哈希表,用于记录已被访问过的顶点
Set<Vertex> visited = new HashSet<>() {{ add(startVet); }}; Set<Vertex> visited = new HashSet<>();
visited.add(startVet);
// 队列用于实现 BFS // 队列用于实现 BFS
Queue<Vertex> que = new LinkedList<>() {{ offer(startVet); }}; Queue<Vertex> que = new LinkedList<>();
que.offer(startVet);
// 以顶点 vet 为起点,循环直至访问完所有顶点 // 以顶点 vet 为起点,循环直至访问完所有顶点
while (!que.isEmpty()) { while (!que.isEmpty()) {
Vertex vet = que.poll(); // 队首顶点出队 Vertex vet = que.poll(); // 队首顶点出队
@ -448,6 +450,7 @@ BFS 通常借助「队列」来实现。队列具有“先入先出”的性质
def graph_dfs(graph: GraphAdjList, start_vet: Vertex) -> list[Vertex]: def graph_dfs(graph: GraphAdjList, start_vet: Vertex) -> list[Vertex]:
"""深度优先遍历 DFS""" """深度优先遍历 DFS"""
# 使用邻接表来表示图,以便获取指定顶点的所有邻接顶点
# 顶点遍历序列 # 顶点遍历序列
res = [] res = []
# 哈希表,用于记录已被访问过的顶点 # 哈希表,用于记录已被访问过的顶点

View file

@ -217,7 +217,7 @@ $$
$$ $$
\begin{aligned} \begin{aligned}
T(h) & = 2 \frac{1 - 2^h}{1 - 2} - h \newline T(h) & = 2 \frac{1 - 2^h}{1 - 2} - h \newline
& = 2^{h+1} - h \newline & = 2^{h+1} - h - 2 \newline
& = O(2^h) & = O(2^h)
\end{aligned} \end{aligned}
$$ $$

View file

@ -28,7 +28,8 @@ comments: true
/* 层序遍历 */ /* 层序遍历 */
List<Integer> levelOrder(TreeNode root) { List<Integer> levelOrder(TreeNode root) {
// 初始化队列,加入根节点 // 初始化队列,加入根节点
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>() {{ add(root); }}; Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
queue.add(root);
// 初始化一个列表,用于保存遍历序列 // 初始化一个列表,用于保存遍历序列
List<Integer> list = new ArrayList<>(); List<Integer> list = new ArrayList<>();
while (!queue.isEmpty()) { while (!queue.isEmpty()) {