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Offer必备算法19_子序列dp_八道力扣题详解(由易到难)

时间:2024-03-31 23:00:30浏览次数:31  
标签:元素 nums 19 由易到难 Offer int 序列 最长 dp

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①力扣300. 最长递增子序列

解析代码

②力扣376. 摆动序列

解析代码

③力扣673. 最长递增子序列的个数

解析代码

④力扣646. 最长数对链

解析代码

⑤力扣1218. 最长定差子序列

解析代码

⑥力扣873. 最长的斐波那契子序列的长度

解析代码

⑦力扣1027. 最长等差数列

解析代码

⑧力扣446. 等差数列划分 II - 子序列

解析代码

本篇完。


①力扣300. 最长递增子序列

300. 最长递增子序列

难度 中等

给你一个整数数组 nums ,找到其中最长严格递增子序列的长度。

子序列 是由数组派生而来的序列,删除(或不删除)数组中的元素而不改变其余元素的顺序。例如,[3,6,2,7] 是数组 [0,3,1,6,2,2,7] 的

子序列。 

示例 1:

输入:nums = [10,9,2,5,3,7,101,18]
输出:4
解释:最长递增子序列是 [2,3,7,101],因此长度为 4 。

示例 2:

输入:nums = [0,1,0,3,2,3]
输出:4

示例 3:

输入:nums = [7,7,7,7,7,7,7]
输出:1

提示:

  • 1 <= nums.length <= 2500
  • -10^4 <= nums[i] <= 10^4

进阶:

  • 你能将算法的时间复杂度降低到 O(n log(n)) 吗?
class Solution {
public:
    int lengthOfLIS(vector<int>& nums) {

    }
};

解析代码

        以某个位置为结尾,结合题目要求,定义一个状态表示: dp[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有子序列中,最长递增子序列的长度。

        状态转移方程: 对于 dp[i] ,我们可以根据子序列的构成方式,进行分类讨论:

  • 子序列长度为 1 :此时 dp[i] = 1 ;(可以把dp表全初始化成1)
  • 子序列长度大于 1 : nums[i] 可以跟在前面任何一个数后面形成子序列。 设前面的某一个数的下标为 j ,其中 0 <= j <= i - 1 。 只要 nums[j] < nums[i] , i 位置元素跟在 j 元素后面就可以形成递增序列,长度 为 dp[j] + 1 。 因此,仅需找到满足要求的最大的 dp[j] + 1 即可。

综上, dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i]) ,其中 0 <= j <= i - 1 && nums[j] < nums[i] 。

从左往右填表,最后返回dp表的最大值即可。

class Solution {
public:
    int lengthOfLIS(vector<int>& nums) {
        // dp[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有子序列中,最长递增子序列的长度
        int n = nums.size(), ret = 1;
        vector<int> dp(n, 1);
        for(int i = 1; i < n; ++i)
        {
            for(int j = 0; j < i; ++j)
            {
                if(nums[j] < nums[i])
                    dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i]);
            }
            ret = max(dp[i], ret);
        }
        return ret;
    }
};

②力扣376. 摆动序列

376. 摆动序列

难度 中等

如果连续数字之间的差严格地在正数和负数之间交替,则数字序列称为 摆动序列 。第一个差(如果存在的话)可能是正数或负数。仅有一个元素或者含两个不等元素的序列也视作摆动序列。

  • 例如, [1, 7, 4, 9, 2, 5] 是一个 摆动序列 ,因为差值 (6, -3, 5, -7, 3) 是正负交替出现的。

  • 相反,[1, 4, 7, 2, 5] 和 [1, 7, 4, 5, 5] 不是摆动序列,第一个序列是因为它的前两个差值都是正数,第二个序列是因为它的最后一个差值为零。

子序列 可以通过从原始序列中删除一些(也可以不删除)元素来获得,剩下的元素保持其原始顺序。

给你一个整数数组 nums ,返回 nums 中作为 摆动序列 的 最长子序列的长度 。

示例 1:

输入:nums = [1,7,4,9,2,5]
输出:6
解释:整个序列均为摆动序列,各元素之间的差值为 (6, -3, 5, -7, 3) 。

示例 2:

输入:nums = [1,17,5,10,13,15,10,5,16,8]
输出:7
解释:这个序列包含几个长度为 7 摆动序列。
其中一个是 [1, 17, 10, 13, 10, 16, 8] ,各元素之间的差值为 (16, -7, 3, -3, 6, -8) 。

示例 3:

输入:nums = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
输出:2

提示:

  • 1 <= nums.length <= 1000
  • 0 <= nums[i] <= 1000

进阶:你能否用 O(n) 时间复杂度完成此题?

class Solution {
public:
    int wiggleMaxLength(vector<int>& nums) {

    }
};

解析代码

        以某个位置为结尾,结合题目要求,定义一状态表示: dp[i] 表示:以 i 位置为结尾的最长摆动序列的长度。

        但是问题来了,如果状态表示这样定义的话,以 i 位置为结尾的最长摆动序列的长度没法从之前的状态推导出来。因为我们不知道前一个最长摆动序列的结尾处是递增的,还是递减的。因此,还需要状态表示能表示多⼀点的信息:要能让我们知道这⼀个最⻓摆动序列的结尾是递增的还是递减的。解决的方式很简单:开两个 dp 表。

  • f[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有的子序列中,最后一个位置呈现上升趋势的最长摆动序列的长度。
  • g[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有的子序列中,最后一个位置呈现下降趋势的最长摆动序列的长度。

        由于子序列的构成比较特殊, i 位置为结尾的子序列,前一个位置可以是 [0, i - 1] 的任意位置,因此设 j 为 [0, i - 1] 区间内的某一个位置。

对于 f[i] ,可以根据子序列的构成方方式,进行分类讨论:

  • 子序列长度为 1 :此时 f[i] = 1; (可以把dp表全初始化成1)
  • 子序列长度大于 1 :因为结尾要呈现上升趋势,因此需要 nums[j] < nums[i] 。在满足这个条件下, j 结尾需要呈现下降状态,最长的摆动序列就是 g[j] + 1 。因此我们要找出所有满足条件下的最大的 g[j] + 1 。

综上, f[i] = max(g[j] + 1, f[i]) ,使用 g[j] 时需要判断。

对于 g[i] ,也可以根据子序列的构成方方式,进行分类讨论:

  • 子序列长度为 1 :此时 f[i] = 1; (可以把dp表全初始化成1)
  • 子序列长度大于 1 :因为结尾要呈现下降趋势,因此需要 nums[j] > nums[i] 。在满足这个条件下, j 结尾需要呈现上升状态,因此最长的摆动序列就是 f[j] + 1 。 因此要找出所有满足条件下的最⼤的 f[j] + 1 。

综上, g[i] = max(f[j] + 1, g[i]) ,使用 f[j] 时需要判断。

从左往右填表,最后返回两个表中的最大值。

class Solution {
public:
    int wiggleMaxLength(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size(), ret = 1;
        vector<int> f(n, 1), g(n, 1);
        //以i位置元素为结尾的子序列,最后一个位置呈现上升/下降趋势的最长摆动序列的长度
        for(int i = 1; i < n; ++i)
        {
            for(int j = 0; j < i; ++j)
            {
                if(nums[j] < nums[i])
                    f[i] = max(g[j] + 1, f[i]);
                else if(nums[j] > nums[i])
                    g[i] = max(f[j] + 1, g[i]);
            }
            ret = max(ret, max(f[i], g[i]));
        }
        return ret;
    }
};

③力扣673. 最长递增子序列的个数

673. 最长递增子序列的个数

 难度 中等

给定一个未排序的整数数组 nums , 返回最长递增子序列的个数 。

注意 这个数列必须是 严格 递增的。

示例 1:

输入: [1,3,5,4,7]
输出: 2
解释: 有两个最长递增子序列,分别是 [1, 3, 4, 7] 和[1, 3, 5, 7]。

示例 2:

输入: [2,2,2,2,2]
输出: 5
解释: 最长递增子序列的长度是1,并且存在5个子序列的长度为1,因此输出5。

提示: 

  • 1 <= nums.length <= 2000
  • -10^6 <= nums[i] <= 10^6
class Solution {
public:
    int findNumberOfLIS(vector<int>& nums) {

    }
};

解析代码

        尝试定义一个状态:以 i 为结尾的最长递增子序列的「个数」。那么问题就来了,我都不知道 以 i 为结尾的最长递增子序列的长度是多少,我怎么知道最长递增子序列的个数呢? 因此解决这个问题需要两个状态,一个是长度,一个是个数:

  • len[i] 表示:以 i 为结尾的最长递增子序列的长度。
  • count[i] 表示:以 i 为结尾的最长递增子序列的个数。

状态转移方程: 求个数之前得先知道长度,因此先看 len[i] : 

        在求 i 结尾的最长递增序列的长度时,我们已经知道 [0, i - 1] 区间上的 len[j] 信息,用 j 表示 [0, i - 1] 区间上的下标。

        我们需要的是递增序列,因此 [0, i - 1] 区间上的 nums[j] 只要能和 nums[i] 构成上升序列,那么就可以更新 dp[i] 的值,此时最长长度为 dp[j] + 1 ;

        我们要的是 [0, i - 1] 区间上所有情况下的最大值。 综上所述,对于 len[i] ,我们可以得到状态转移方程为: len[i] = max(len[j] + 1, len[i]) ,其中 0 <= j < i ,并且 nums[j] < nums[i] 。

        在知道每一个位置结尾的最长递增子序列的长度时,来看看能否得到 count[i] :

        此时已经知道 len[i] 的信息,还知道 [0, i - 1] 区间上的 count[j] 信 息,用 j 表示 [0, i - 1] 区间上的下标。可以再遍历一遍 [0, i - 1] 区间上的所有元素,只要能够构成上升序列,并且上升序列的长度等于 dp[i] ,那么就把 count[i] 加上 count[j] 的值。这样循环一遍之后, count[i] 存的就是我们想要的值。

        综上所述,对于 count[i] ,我们可以得到状态转移方程为: count[i] += count[j] ,其中 0 <= j < i ,并且 nums[j] < nums[i] && len[j] + 1 == len[i] 。

如果len[j] + 1 > len[i],len[i] = len[j] + 1,count[i] = count[j]。

初始化、填表顺序、返回值:

        对于 len[i] 和count[i] ,所有元素自己就能构成一个上升序列,直接全部初始化为 1。

从左往右填表,最后返回len表最大的元素的最大个数。

class Solution {
public:
    int findNumberOfLIS(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        vector<int> len(n, 1), count(n, 1);
        // len[i] 表示:以 i 为结尾的最长递增子序列的长度。
        // count[i] 表示:以 i 为结尾的最长递增子序列的个数。
        int retLen = 1, retCount = 1; // 记录最终结果
        for(int i = 1; i < n; ++i)
        {
            for(int j = 0; j < i; ++j)
            {
                if(nums[j] < nums[i]) // 是递增序列
                {
                    if(len[j] + 1 == len[i]) // 长度一样,加等个数
                        count[i] += count[j];
                    else if(len[j] + 1 > len[i]) // 最长长度换了,重新计数
                        len[i] = len[j] + 1, count[i] = count[j];
                }
            }
            if(retLen == len[i]) // 长度一样,加等个数
                retCount += count[i];
            else if(retLen < len[i]) // 最长长度换了,重新计数
                retLen = len[i], retCount = count[i];
        }
        return retCount;
    }
};

④力扣646. 最长数对链

646. 最长数对链

难度 中等

给你一个由 n 个数对组成的数对数组 pairs ,其中 pairs[i] = [lefti, righti] 且 lefti < righti 。

现在,我们定义一种 跟随 关系,当且仅当 b < c 时,数对 p2 = [c, d] 才可以跟在 p1 = [a, b] 后面。我们用这种形式来构造 数对链 。

找出并返回能够形成的 最长数对链的长度 。

你不需要用到所有的数对,你可以以任何顺序选择其中的一些数对来构造。

示例 1:

输入:pairs = [[1,2], [2,3], [3,4]]
输出:2
解释:最长的数对链是 [1,2] -> [3,4] 。

示例 2:

输入:pairs = [[1,2],[7,8],[4,5]]
输出:3
解释:最长的数对链是 [1,2] -> [4,5] -> [7,8] 。

提示:

  • n == pairs.length
  • 1 <= n <= 1000
  • -1000 <= lefti < righti <= 1000
class Solution {
public:
    int findLongestChain(vector<vector<int>>& pairs) {

    }
};

解析代码

        这道题目让我们在数对数组中挑选出来⼀些数对,组成⼀个呈现上升形态的最长的数对链。像不像整数数组中挑选一些数,让这些数组成⼀个最长的上升序列?因此,我们可以把问题转化成我 们学过的一个模型: 力扣300. 最长递增子序列。因此我们解决问题的方向在此模型上。 不过,与整形数组有所区别。在用动态规划结局问题之前,应该先把数组排序。因为我们在计算 dp[i] 的时候,要知道所有左区间比 pairs[i] 的左区间小的链对。排完序之后,只用往前遍历一遍即可。

状态表示: dp[i] 表示以 i 位置的数对为结尾时,最长数对链的长度。

        状态转移方程: 对于 dp[i] ,遍历所有 [0, i - 1] 区间内数对用 j 表示下标,找出所有满足 pairs[j] [1] < pairs[i][0] 的 j 。找出里面最大的 dp[j] ,然后加上 1 ,就是以 i 位置为结尾的最长数对链。

dp表全初始化成1,从左往右填表,最后返回dp表的最大值即可。

class Solution {
public:
    int findLongestChain(vector<vector<int>>& pairs) {
        sort(pairs.begin(), pairs.end());
        int n = pairs.size(), ret = 1;
        // dp[i] 表示以 i 位置的数对为结尾时,最长数对链的长度
        vector<int> dp(n, 1);
        for(int i = 1; i < n; ++i)
        {
            for(int j = 0; j < i; ++j)
            {
                if(pairs[j][1] < pairs[i][0])
                    dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i]);
            }
            ret = max(ret, dp[i]);
        }
        return ret;
    }
};

⑤力扣1218. 最长定差子序列

1218. 最长定差子序列

难度 中等

给你一个整数数组 arr 和一个整数 difference,请你找出并返回 arr 中最长等差子序列的长度,该子序列中相邻元素之间的差等于 difference 。

子序列 是指在不改变其余元素顺序的情况下,通过删除一些元素或不删除任何元素而从 arr 派生出来的序列。

示例 1:

输入:arr = [1,2,3,4], difference = 1
输出:4
解释:最长的等差子序列是 [1,2,3,4]。

示例 2:

输入:arr = [1,3,5,7], difference = 1
输出:1
解释:最长的等差子序列是任意单个元素。

示例 3:

输入:arr = [1,5,7,8,5,3,4,2,1], difference = -2
输出:4
解释:最长的等差子序列是 [7,5,3,1]。

提示:

  • 1 <= arr.length <= 10^5
  • -10^4 <= arr[i], difference <= 10^4
class Solution {
public:
    int longestSubsequence(vector<int>& arr, int difference) {

    }
};

解析代码

        这道题和 力扣300. 最长递增子序列有⼀些相似,但仔细读题就会发现,本题的 arr.lenght 高达10^5 ,使用 O(N^2) 的 lcs 模型⼀定会超时。

        那么它有什么信息是力扣300. 最长递增子序列的呢?是定差。之前只知道要递增,不知道前一个数应当是多少,现在我们可以计算出前一个数是多少了,就可以用数值来定义 dp 数组的值,并形成状态转移。这样,就把已有信息有效地利用了起来。

状态表示:dp[i] 表示:以 i 位置的元素为结尾所有的子序列中,最长的等差子序列的长度。

        状态转移方程:对于 dp[i] ,上一个定差子序列的取值定为 arr[i] - difference 。只要找到以上一个数字为结尾的定差子序列长度的 dp[arr[i] - difference] ,然后加上 1 ,就是以 i 为结尾的定差子序列的长度。 因此这里可以选择使用哈希表做优化。把元素和dp[j] 绑定,放进哈希表中。甚至不用创建 dp 数组,直接在哈希表中做动态规划。

初始化、填表顺序、返回值:

刚开始的时候,需要把第一个元素放进哈希表中, hash[arr[0]] = 1 。

从左往右填表,最后返回dp表的最大值即可。

class Solution {
public:
    int longestSubsequence(vector<int>& arr, int difference) {
        // dp[i] 表示:以 i 位置的元素为结尾所有的子序列中,最长的等差子序列的长度。
        int n = arr.size(), ret = 1;
        unordered_map<int, int> dpHash(n);
        dpHash[arr[0]] = 1;
        for(int i = 1; i < n; ++i)
        {
            // if(dpHash[arr[i] - difference]) // b存在
            //     dpHash[arr[i]] = dpHash[arr[i] - difference] + 1;
            // else
            //     dpHash[arr[i]] = 1;
            dpHash[arr[i]] = dpHash[arr[i] - difference] + 1; // 不存在就是0,直接加
            ret = max(ret, dpHash[arr[i]]);
        }
        return ret;
    }
};

⑥力扣873. 最长的斐波那契子序列的长度

873. 最长的斐波那契子序列的长度

难度 中等

如果序列 X_1, X_2, ..., X_n 满足下列条件,就说它是 斐波那契式 的:

  • n >= 3
  • 对于所有 i + 2 <= n,都有 X_i + X_{i+1} = X_{i+2}

给定一个严格递增的正整数数组形成序列 arr ,找到 arr 中最长的斐波那契式的子序列的长度。如果一个不存在,返回  0 。

(回想一下,子序列是从原序列 arr 中派生出来的,它从 arr 中删掉任意数量的元素(也可以不删),而不改变其余元素的顺序。例如, [3, 5, 8] 是 [3, 4, 5, 6, 7, 8] 的一个子序列)

示例 1:

输入: arr = [1,2,3,4,5,6,7,8]
输出: 5
解释: 最长的斐波那契式子序列为 [1,2,3,5,8] 。

示例 2:

输入: arr = [1,3,7,11,12,14,18]
输出: 3
解释: 最长的斐波那契式子序列有 [1,11,12]、[3,11,14] 以及 [7,11,18] 。

提示:

  • 3 <= arr.length <= 1000
  • 1 <= arr[i] < arr[i + 1] <= 10^9

class Solution {
public:
    int lenLongestFibSubseq(vector<int>& arr) {

    }
};

解析代码

动态规划解法思路:

状态表示:以某个位置为结尾,结合题目要求,先定义⼀个状态表示:

dp[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有子序列中,最长的斐波那契子数列的长度。

        但是这里有⼀个非常致命的问题,那就是我们无法确定 i 结尾的斐波那契序列的样子。这样就会导致我们无法推导状态转移方程,因此我们定义的状态表示需要能够确定一个斐波那契序列。

        根据斐波那契数列的特性,我们仅需知道序列里面的最后两个元素,就可以确定这个序列的样子。因此,修改状态表示为:

dp[i][j] 表示:以 i 位置以及 j 位置的元素为结尾的所有的子序列中,最长的斐波那契子序列的长度。规定一下 i < j 。

状态转移方程:

设 nums[i] = b, nums[j] = c ,那么这个序列的前一个元素就是 a = c - b 。根据 a 的情况讨论:

  • a 存在,下标为 k ,并且 a < b :此时我们需要以 k 位置以及 i 位置元素为结尾的最长斐波那契子序列的长度,然后再加上 j 位置的元素(+1)即可。于是 dp[i][j] =dp[k][i] + 1 ;
  • a 存在,但是 b < a < c :此时只能有两个元素, dp[i][j] = 2 ;
  • a 不存在:此时依旧只有两个元素, dp[i][j] = 2 ;

综上,状态转移方程分情况讨论即可。

        优化点:我们发现,在状态转移方程中,我们需要确定 a 元素的下标。因此我们可以在 dp 之前,将所有的元素和下标绑定在一起,放到哈希表中。

        初始化:可以将表里面的值都初始化为 2 。

        填表顺序:先固定斐波那契子序列的最后一个数,然后枚举倒数第二个数。

        返回值:因为不知道最终结果以谁为结尾,因此返回 dp 表中的最大值 ret 。但是 ret 可能小于 3 ,小于 3 的话说明不存在。因此需要判断一下。

class Solution {
public:
    int lenLongestFibSubseq(vector<int>& arr) {
        int n = arr.size(), ret = 2;
        unordered_map<int, int> hash(n);
        for(int i = 0; i < n; ++i)
        {
            hash[arr[i]] = i;
        }
        vector<vector<int>> dp(n, vector<int>(n, 2));
        // dp[i][j] 表示:以i位置及j位置的元素为结尾的子序列中,最长的斐波那契子序列的长度。i < j 
        for(int j = 2; j < n; ++j) // 斐波那契子数列最后一个位置
        {
            for(int i = 1; i < j; ++i) // 斐波那契子数列倒数第二个位置
            {
                int a = arr[j] - arr[i];
                if(a < arr[i] && hash.count(a))
                    dp[i][j] = dp[hash[a]][i] + 1; // hash[a]就是a元素下标
                ret = max(ret, dp[i][j]); 
            }
        }
        return ret < 3 ? 0 : ret;
    }
};

⑦力扣1027. 最长等差数列

1027. 最长等差数列

难度 中等

给你一个整数数组 nums,返回 nums 中最长等差子序列的长度

回想一下,nums 的子序列是一个列表 nums[i1], nums[i2], ..., nums[ik] ,且 0 <= i1 < i2 < ... < ik <= nums.length - 1。并且如果 seq[i+1] - seq[i]0 <= i < seq.length - 1) 的值都相同,那么序列 seq 是等差的。

示例 1:

输入:nums = [3,6,9,12]
输出:4
解释: 
整个数组是公差为 3 的等差数列。

示例 2:

输入:nums = [9,4,7,2,10]
输出:3
解释:
最长的等差子序列是 [4,7,10]。

示例 3:

输入:nums = [20,1,15,3,10,5,8]
输出:4
解释:
最长的等差子序列是 [20,15,10,5]。

提示:

  • 2 <= nums.length <= 1000
  • 0 <= nums[i] <= 500
class Solution {
public:
    int longestArithSeqLength(vector<int>& nums) {

    }
};

解析代码

力扣873. 最长的斐波那契子序列的长度类似,动态规划解法思路:

状态表示:以某个位置为结尾,结合题目要求,先定义⼀个状态表示:

dp[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有子序列中,最长等差数列的长度。

        但是这里有⼀个非常致命的问题,那就是我们无法确定 i 结尾的斐波那契序列的样子。这样就会导致我们无法推导状态转移方程,因此我们定义的状态表示需要能够确定一个等差数列

        根据等差数列的特性,我们仅需知道序列里面的最后两个元素,就可以确定这个序列的样子。因此,修改状态表示为:

dp[i][j] 表示:以 i 位置以及 j 位置的元素为结尾的所有的子序列中,最长的等差数列的长度。规定⼀下 i < j 。

状态转移方程:

设 nums[i] = b, nums[j] = c ,那么这个序列的前一个元素就是 a = 2 * b - c。根据 a 的情况讨论:

  • a 存在,下标为 k ,并且 a < b :此时我们需要以 k 位置以及 i 位置元素为结尾的等差数列的长度,然后再加上 j 位置的元素(+1)即可。于是 dp[i][j] =dp[k][i] + 1 ;
  • a 存在,但是 b < a < c :此时只能有两个元素, dp[i][j] = 2 ;
  • a 不存在:此时依旧只有两个元素, dp[i][j] = 2 ;

综上,状态转移方程分情况讨论即可。

        优化点:我们发现,在状态转移方程中,我们需要确定 a 元素的下标。因此我们可以在 dp 之前,将所有的元素和下标绑定在一起,放到哈希表中。这样时间复杂度较高,会超时。

        能否一边 dp ,一边保存?这种方式,我们仅需保存最近的元素的下标,不用保存下标数组。但是用这种方法的话,在填表顺序那里,先固定倒数第二个数,再遍历倒数第一个数。这样就可以在 i 使用完时候,将 nums[i] 扔到哈希表中。

        初始化:可以将表里面的值都初始化为 2 。

        填表顺序:先固定最长的等差数列的倒数第二个数,再遍历倒数第⼀个数。

        返回值:返回 dp 表中的最大值。(有2也返回2,题目没有力扣873严谨)

class Solution {
public:
    int longestArithSeqLength(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size(), ret = 2;
        vector<vector<int>> dp(n, vector<int>(n, 2));
        // dp[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有子序列中,最长等差数列的长度
        unordered_map<int, int> hash(n);
        hash[nums[0]] = 0;
        for(int i = 1; i < n; ++i) // 先固定倒数第二个数
        {
            for(int j  = i + 1; j < n; ++j) // 固定倒数第一个数
            {
                int a = 2 * nums[i] - nums[j];
                if(hash.count(a))
                    dp[i][j] = dp[hash[a]][i] + 1;
                ret = max(ret, dp[i][j]);
            }
            hash[nums[i]] = i;
        }
        return ret;
    }
};

⑧力扣446. 等差数列划分 II - 子序列

446. 等差数列划分 II - 子序列

难度 困难

给你一个整数数组 nums ,返回 nums 中所有 等差子序列 的数目。

如果一个序列中 至少有三个元素 ,并且任意两个相邻元素之差相同,则称该序列为等差序列。

  • 例如,[1, 3, 5, 7, 9][7, 7, 7, 7] 和 [3, -1, -5, -9] 都是等差序列。
  • 再例如,[1, 1, 2, 5, 7] 不是等差序列。

数组中的子序列是从数组中删除一些元素(也可能不删除)得到的一个序列。

  • 例如,[2,5,10] 是 [1,2,1,2,4,1,5,10] 的一个子序列。

题目数据保证答案是一个 32-bit 整数。

示例 1:

输入:nums = [2,4,6,8,10]
输出:7
解释:所有的等差子序列为:
[2,4,6]
[4,6,8]
[6,8,10]
[2,4,6,8]
[4,6,8,10]
[2,4,6,8,10]
[2,6,10]

示例 2:

输入:nums = [7,7,7,7,7]
输出:16
解释:数组中的任意子序列都是等差子序列。

提示:

  • 1  <= nums.length <= 1000
  • -2^31 <= nums[i] <= 2^31 - 1
class Solution {
public:
    int numberOfArithmeticSlices(vector<int>& nums) {

    }
};

解析代码

力扣873. 最长的斐波那契子序列的长度、力扣1027. 最长等差数列类似,动态规划解法思路:

状态表示:以某个位置为结尾,结合题目要求,先定义一个状态表示:

dp[i] 表示:以 i 位置元素为结尾的所有子序列中,等差数列的个数

        但是这里有一个非常致命的问题,那就是我们无法确定 i 结尾的斐波那契序列的样子。这样就会导致我们无法推导状态转移方程,因此我们定义的状态表示需要能够确定一个等差数列

        根据等差数列的特性,我们仅需知道序列里面的最后两个元素,就可以确定这个序列的样子。因此,修改状态表示为:

dp[i][j] 表示:以 i 位置以及 j 位置的元素为结尾的所有的子序列中,等差数列的个数。规定一下 i < j 。

状态转移方程:

设 nums[i] = b, nums[j] = c ,那么这个序列的前一个元素就是 a = 2 * b - c。根据 a 的情况讨论:

  • a 存在,下标为 k ,并且 a < b :此时我们需要以 k 位置以及 i 位置元素为结尾的等差数列的长度,然后再加上 j 位置的元素(+1)即可。于是 dp[i][j] =dp[k][i] + 1 ; 因为 a 可能有很多个,我们需要全部累加起来。p[i][j] +=dp[k][i] + 1 ;
  • a 存在,但是 b < a < c :dp[i][j] =0 ;
  • a 不存在: dp[i][j] = 0 ;

综上,状态转移方程分情况讨论即可。

        优化点:我们发现,在状态转移方程中,我们需要确定 a 元素的下标。因此我们可以在 dp 之前,将所有的元素和下标数组绑定在⼀起,放到哈希表中。这里为什么保存下标数组,是因为要统计个数,所有的下标都需要统计。

        初始化:可以将表里面的值都初始化为 0 。

        填表顺序:先固定斐波那契子序列的最后一个数,然后枚举倒数第二个数。

        返回值:返回 dp 表中的所有值的和。

class Solution {
public:
    int numberOfArithmeticSlices(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size(), ret = 0;
        vector<vector<int>> dp(n, vector<int>(n, 0));
        // dp[i][j] 表示:以 i 位置以及 j 位置的元素为结尾的所有的子序列中,等差数列的个数。i < j 
        unordered_map<long long, vector<int>> hash(n);
        for(int i = 0; i < n; ++i)
        {
            hash[nums[i]].push_back(i);
        }
        for(int j  = 2; j < n; ++j) // 固定倒数第一个数
        {
            for(int i = 1; i < j; ++i) // 先固定倒数第二个数
            {
                long long a = (long long)2 * nums[i] - nums[j]; // 防溢出
                if(hash.count(a))
                {
                    for(auto& k : hash[a])
                    {
                        if(k < i)
                            dp[i][j] += dp[k][i] + 1;
                        else
                            break;
                    }
                }
                ret += dp[i][j];
            }
        }
        return ret;
    }
};

本篇完。

下一篇是队列_宽搜bfs类型的OJ。

下下篇动态规划类型的是回文串dp类型的OJ。

标签:元素,nums,19,由易到难,Offer,int,序列,最长,dp
From: https://blog.csdn.net/GRrtx/article/details/136604040

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