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试题 算法训练 数字三角形(本人粗暴解法+递推与记忆化搜索解法)

时间:2024-03-31 23:04:45浏览次数:26  
标签:10 试题 int max dfs long 递推 解法 105

问题描述

  (图3.1-1)示出了一个数字三角形。 请编一个程序计算从顶至底的某处的一条路
  径,使该路径所经过的数字的总和最大。
  ●每一步可沿左斜线向下或右斜线向下走;
  ●1<三角形行数≤100;
  ●三角形中的数字为整数0,1,…99;

输入格式

  文件中首先读到的是三角形的行数。

  接下来描述整个三角形

输出格式

  最大总和(整数)

样例输入

5
7
3 8
8 1 0
2 7 4 4
4 5 2 6 5

样例输出

30

咱就是说,看到这个题目马上想到当前路径的值加到下一个路径的值,最后在取出最大的路径值就可以了。

方法简单粗暴,直接开始吧,首先来看看我的思路吧

以题目例子为例

70000
38000
81000
27440
45265

未标红的都是数组初始化的值,可以不管。

第一步是7,走到第二步,变化如下

70000
3+7=108+7=15000
81000
27440
45265

第三步则同理

70000
1015000
8+10=181+max(10,15)=160+16=1600
27440
45265

这里取max就是取当前路径步值最大的了,然后我们可以看到当前路径的首尾只能选一个,也就是j=1和j=i的情况,如上面中的8只能+10,0只能+16,而中间可以选两个,那么这个特殊判断一下就好了

以此类推,走完后,数值如下

70000
1015000
18161500
202520190
2430272624

如图所示,可以看到最大的就是那个30了

那么接下来看AC代码咯,一样的简单粗暴(有注释)

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define ll long long
int main() {
	int n,x;
	int d[105][105]={0};
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		for(int j=1;j<=i;j++){
			cin>>d[i][j];
		}
	}
//正片开始	
	int qmax=d[1][1];  //初始化,也就是三角形的头部
	for(int i=2;i<=n;i++){  //从第二行开始
		for(int j=1;j<=i;j++){  //每列
			if(j!=1&&j!=i){    //中间那一块可以选两个
				d[i][j]+=max(d[i-1][j],d[i-1][j-1]);//加上大的那个
				qmax=max(qmax,d[i][j]);  //保证qmax是当前最大的
			}
			else{
				if(j==1){  //每行的首情况
					d[i][j]+=d[i-1][j];
					qmax=max(qmax,d[i][j]);  //这里也要保证qmax是最大的
				}
				else if(j==i){  //每行的尾情况
					d[i][j]+=d[i-1][j-1];
					qmax=max(qmax,d[i][j]); //这里也要保证qmax是最大的
				}
			}
			
		}
	}
	cout<<qmax;  //输出最大的qmax
}

上面的代码虽然已经能AC了,但咱们还是建议读者学习一下这个记忆化搜索。我们一步一步往下来呈现记忆化的过程。

上面AC的代码是按从顶往下的路径走法,可能复杂度为2^n次方,这个复杂度很不理想,虽然是暴力,但这个暴力还能在优化,优化后的复杂度可以为n^2。

我们首先来递推一下

如果按照从底向上的走法,那么就不需要考虑首尾的下标情况了,咱们直接看图

70000
38000
81000
2(max(4,5)+2=7)7(max(5,2)+7=12)4(max(2,6)+4=10)4(max(6,5)+4=10)0
4(4)5(5)2(2)6(6)5(5)

以此类推,最终变成

7(30)0000
3(23)8(21)000
8(20)1(13)0(10)00
2(7)7(12)4(10)4(10)0
4(5)5(5)2(2)6(6)5(5)

可以看到,最终我们只需要输出d[1][1]就ok了,省去了很多的麻烦

那么递推代码如下(也能AC):

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define ll long long
int main() {
	int n, x;
	int d[105][105] = { 0 };
	cin >> n;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		for (int j = 1; j <= i; j++) {
			cin >> d[i][j];
		}
	}
	//正片开始
	for (int i = n-1; i >= 1; i--) {  //从倒数第二行开始
		for (int j = 1; j <= i; j++) {
			d[i][j] += max(d[i + 1][j], d[i + 1][j + 1]);
		}
	}
	cout << d[1][1];
}

可以看到代码少了很多,而且复杂度为n^2

那在递归搜索一下,代码会更简单(但会运行超时,只有57分)

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define ll long long
int n, x;
int d[105][105] = { 0 }, r[105][105] = {0};
int dfs(int i, int j) {
	/*if (i == n)return d[i][j];
	return d[i][j] += max(dfs(i + 1, j), dfs(i + 1, j + 1));*/
	if (i == n)return d[i][j]; //递归到边界了,返回
	return r[i][j] = max(dfs(i + 1, j), dfs(i + 1, j + 1)) + d[i][j];
	
}
int main() {
	cin >> n;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		for (int j = 1; j <= i; j++) {
			cin >> d[i][j];
		}
	}
	//正片开始
	//让d数组始终保持数字三角形的数据原状态,避免递归数据添加混乱
	for (int i = 1; i <= n; i++)r[n][i] = d[n][i];//r数组是从底往上走,这里先初始化底部的数据
	//但其实这个for的初始化赋值也可以省略掉,因为递归过程已经帮我们算进去了
	cout << dfs(1,1);
}

dfs中注释的是我一开始写的递归,但发现数据好像被重复计算,导致数据加进去会有误,所以搞了一个辅助数组r

那为什么会超时呢,因为有大量的重复计算,此时,我们只需要小小的加一个记忆化的代码就ok了

也就是当r[i][j]>0的时候直接return 因为r[i][j]已经被max()中计算过了,不需要在回头算

代码如下(AC):

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define ll long long
int n, x;
int d[105][105] = { 0 }, r[105][105] = {0};
int dfs(int i, int j) {
	if (r[i][j])return r[i][j];//记忆,默认为0,大于0说明已经算过了
	if (i == n)return d[i][j]; //递归到边界了,返回
	return r[i][j] = max(dfs(i + 1, j), dfs(i + 1, j + 1)) + d[i][j];
	
}
int main() {
	cin >> n;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		for (int j = 1; j <= i; j++) {
			cin >> d[i][j];
		}
	}
	//正片开始
	cout << dfs(1,1);
}

复杂度为n^2

标签:10,试题,int,max,dfs,long,递推,解法,105
From: https://blog.csdn.net/weixin_67024935/article/details/137050192

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