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  • 【LeetCode】486.预测赢家(递归、DP)

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    486. 预测赢家

    同一类型的题目:877. 石子游戏

    题目描述

    给定一个表示分数的非负整数数组。 玩家 1 从数组任意一端拿取一个分数,随后玩家 2 继续从剩余数组任意一端拿取分数,然后玩家 1 拿,…… 。每次一个玩家只能拿取一个分数,分数被拿取之后不再可取。直到没有剩余分数可取时游戏结束。最终获得分数总和最多的玩家获胜。
    
    给定一个表示分数的数组,预测玩家1是否会成为赢家。你可以假设每个玩家的玩法都会使他的分数最大化。
    
    示例 1:
    输入:[1, 5, 2]
    输出:False
    解释:一开始,玩家1可以从1和2中进行选择。
    如果他选择 2(或者 1 ),那么玩家 2 可以从 1(或者 2 )和 5 中进行选择。如果玩家 2 选择了 5 ,那么玩家 1 则只剩下 1(或者 2 )可选。
    所以,玩家 1 的最终分数为 1 + 2 = 3,而玩家 2 为 5 。
    因此,玩家 1 永远不会成为赢家,返回 False 。
    
    示例 2:
    输入:[1, 5, 233, 7]
    输出:True
    解释:玩家 1 一开始选择 1 。然后玩家 2 必须从 5 和 7 中进行选择。无论玩家 2 选择了哪个,玩家 1 都可以选择 233 。
        最终,玩家 1(234 分)比玩家 2(12 分)获得更多的分数,所以返回 True,表示玩家 1 可以成为赢家。
     
    
    提示:
    1 <= 给定的数组长度 <= 20.
    数组里所有分数都为非负数且不会大于 10000000 。
    如果最终两个玩家的分数相等,那么玩家 1 仍为赢家。
    

    解题思路

    先理解递归再去理解动态规划

    1.递归

    「手画图解」三种写法:递归、记忆化递归、动态规划

    2.动态规划

    可以通过简单的例子[1,5]、[1,2,5]对动态规划进行理解

    DP动态规划是从下往上,填表的顺序也能反映出来。

    解释1.1

    对于偶数个数字的数组,玩家1一定获胜。因为如果玩家1选择拿法A,玩家2选择拿法B,玩家1输了。则玩家1换一种拿法选择拿法B,因为玩家1是先手,所以玩家1一定可以获胜。

    • 对于只有一个数字的子数组,即i=jdp[i,i] = num[i],因为玩家1先手拿了这一个分数,玩家2就没得拿了,所以是最优拿法。
    • 对于两个数字的子数组,即j-i=1dp[i,j]=abs(num[i]-num[j]),玩家1先手拿两个数中大的一个,所以玩家1一定比玩家2多两个数字差的绝对值,为最优拿法。
    • 对于j-i>1的子数组,如果玩家1先手拿了i,则玩家1手里有num[i]分,则玩家2一定会按照[i+1..j]这个子数组中的最优拿法去拿,于是玩家2此时手里相当于有dp[i+1,j]分,于是玩家1比玩家2多num[i]-dp[i+1,j]分。如果玩家1先手拿了j,则玩家1手里有num[j]分,则玩家2一定会按照[i..j-1]这个子数组中的最优拿法去拿,于是玩家2此时手里相当于有dp[i,j-1]分,于是玩家1比玩家2多num[j]-dp[i,j-1]分。数组的填充方向是从下往上,从左到右。

    解释1.2

    甲乙比赛,甲先手面对区间[i...j]时,dp[i][j]表示甲对乙的净胜分。

    最终求的就是,甲先手面对区间[0...n-1]时,甲对乙的净胜分dp[0][n-1]是否>=0

    甲先手面对区间[i...j]时,

    • 如果甲拿nums[i],那么变成乙先手面对区间[i+1...j],这段区间内乙对甲的净胜分为dp[i+1][j];那么甲对乙的净胜分就应该是nums[i] - dp[i+1][j]
    • 如果甲拿nums[j],同理可得甲对乙的净胜分为是nums[j] - dp[i][j-1]

    以上两种情况二者取大即可。

    综上所述,状态转移方程如下:

    状态转移方程:dp[i][j] = max(nums[i] - dp[i + 1][j], nums[j] - dp[i][j - 1])
    

    解释1.3

    • 初始化时,dp[i,i] =nums[i]; 意味着如果只有一个nums[i]可以拿,先手玩家拿走了,nums[i] 也就是多出来的分数

    • dp[i,j]表示先手玩家从nums[i]拿到nums[j]时,比后手玩家多的最大分数

    • 对于dp[i,j]来说,先手玩家有两种拿法,一种是拿开头的数,一种是拿结尾的数

    • 如果先拿了nums[i],也就是意味着先手玩家目前的分数是nums[i]+后手玩家获得的最大分数的相反值,也就是dp[i,j] = nums[i]+(-dp[i+1,j])这里的dp[i+1,j]表示是后手玩家比先手玩家多的最大分数,

    • 同理如果先拿了nums[j],也就是意味着先手玩家目前的分数是nums[j]+后手玩家获得的最大分数的相反值,也就是dp[i][j] = nums[j]+(-dp[i,j-1])这里的dp[i,j-1]表示是后手玩家比先手玩家多的最大分数

    • 而每一步,先手玩家都想拿到最大的分数,最后才有机会赢,所以最终的转移方程是:dp[i][j] =max{nums[i]+(-dp[i+1,j]), nums[j]+(-dp[i,j-1])}

    • 最后要求的值时dp[0,n-1]也就是dp的右上角的数,判断这个数是否大于0,大于0意味着先手玩家比后手玩家多,会赢

    写出状态转移方程之后该如何填表呢?

    AC代码

    public class Solution {
    
        // 状态转移方程:dp[i][j] = max(nums[i] - dp[i + 1][j], nums[j] - dp[i][j - 1])
    
        public boolean PredictTheWinner(int[] nums) {
            int len = nums.length;
            int[][] dp = new int[len][len];
            
            // dp[i][j]:作为先手,在区间 nums[i..j] 里进行选择可以获得的相对分数
            for (int i = 0; i < len; i++) {
                dp[i][i] = nums[i];
            }
    
            for (int j = 1; j < len; j++) {
                for (int i = j - 1; i >= 0; i--) {
                    dp[i][j] = Math.max(nums[i] - dp[i + 1][j], nums[j] - dp[i][j - 1]);
                }
            }
            return dp[0][len - 1] >= 0;
        }
    }
    
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