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  • 目标和、一和零(力扣第494题、474题)

    494.目标和

    ​ 给定一个非负整数数组,a1, a2, ..., an和一个目标数,S。现在你有两个符号 + 和 -。对于数组中的任意一个整数,你都可以从 + 或 -中选择一个符号添加在前面。

    ​ 返回可以使最终数组和为目标数S的所有添加符号的方法数。

    解析

    ​ S等于这个非负整数数组中的n个元素的正负值之和,可以将这组数分为两个部分,一部分是正数(前面添加+号的元素)P,一部分是负数(前面添加-号的元素)N,所以就有以下的推导:

    S = sum(P) - sum(N)
    S + sum(N) + sum(P) = sum(P) - sum(N) + sum(N) + sum(P)
    S + sum(nums) = 2 * sum(P)
    

    ​ 此时问题就可以转换为,从原数组中寻找一个子集,使得这个子集的和为(S + sum(nums))/2 ,如果能找到这样的子集,就说明存在数组和为目标数S的解。

    方法一:

    ​ 设定一个状态转移数组dp,dp[i][j]表示从前i个元素中寻找和为j的元素组合数量。

    ​ i = 0..n-1

    ​ j = 0..target (target = (S + sum(nums))/2)

    ​ 状态转移递推式:

    ​ 对于dp[i][j]其值应该等于num[i]参与组合和为j的运算方法数和不参与组合和为j的运算方法数之和。

    ​ 当nums[i]参与组合和为j的运算,那么此时的从前i个元素中寻找和为j的元素组合数量就等于从前i-1个数中寻找和为j-nums[i-1]的元素组合数量;

    ​ 当nums[i]不参与组合和为j的运算,那么此时的从前i个元素中寻找和为j的元素组合数量就等于从前i-1个数中寻找和为j的元素组合数量。

    
    dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i-1][j-nums[i-1]];
    
    

    代码实现:

    public static int findTargetSumWays(int[] nums, int S) {
    
        if (nums == null || (nums.length == 1 && nums[0] != Math.abs(S)) ){
            return 0;
        }
    
        int sum = sumArray(nums);
        if (sum < S || (sum + S) % 2 != 0){
            return 0;
        }
    
        int target = (sum + S) / 2;
        int n = nums.length;
    
        int[][] dp = new int[n+1][target+1];
    
        dp[0][0] = 1;
    
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
    
            for (int j = 0; j <= target; j++) {
    
                if (j >= nums[i-1]){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i-1][j-nums[i-1]];
                }else {
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                }
            }
        }
        return dp[n][target];
    }
    
    private static int sumArray(int[] nums){
    
        int res = 0;
    
        for (int num : nums) {
            res += num;
        }
        return res;
    }
    

    方法二:空间优化

    ​ dp[j] 表示:填满j(包括j)这么大容积的包,有dp[j]种方法

    ​ 有哪些来源可以推出dp[j]呢?

    ​ 在j > num[i]的前提下

    ​ 如果不考虑nums[i],填满容量为j - nums[i]的背包,有dp[j - nums[i]]中方法。

    ​ 那么只要搞到nums[i]的话,凑成dp[j]就有dp[j - nums[i]] 种方法,最终需要将这些方法数累加起来:dp[j] += dp[j - nums[i]]

    public static int findTargetSumWays2(int[] nums, int S) {
    
        if (nums == null || (nums.length == 1 && nums[0] != Math.abs(S)) ){
            return 0;
        }
    
        int sum = sumArray(nums);
        if (sum < S || (sum + S) % 2 != 0){
            return 0;
        }
    
        int target = (sum + S) / 2;
        int n = nums.length;
    
        int[] dp = new int[target+1];
    
        dp[0] = 1;
    
        for (int i = 0; i < n; i++) {
    
            for (int j = target; j >= nums[i]; j--) {
    
                dp[j] = dp[j] + dp[j - nums[i]];
            }
        }
        return dp[target];
    }
    

    474.一和零

    给你一个二进制字符串数组strs和两个整数m和n 。

    请你找出并返回strs的最大子集的大小,该子集中最多有m个0和n个1 。

    如果x的所有元素也是y的元素,集合x是集合y的 子集 。

    方法一:

    ​ dp[i][j][k] 表示在字符串数组中的前i个元素中,不超过m个0和n个1的最大子集的大小。

    public static int findMaxForm(String[] strs, int m, int n) {
    
        int[][] zeroOnes = zeroOneNums(strs);
        int a = strs.length;
        int[][][] dp = new int[a+1][m+1][n+1];
    
        for (int i = 1; i <= a; i++) {
    
            for (int j = 0; j <= m; j++) {
    
                for (int k = 0; k <= n; k++) {
    
                    if (j >= zeroOnes[i-1][0] && k >= zeroOnes[i-1][1]){
    
                        dp[i][j][k] = Math.max(dp[i-1][j][k],dp[i-1][j-zeroOnes[i-1][0]][k-zeroOnes[i-1][1]]+1);
                    }else {
                        dp[i][j][k] = dp[i-1][j][k];
                    }
                }
            }
    
        }
    
        return dp[a][m][n];
    }
    
    private static int[][] zeroOneNums(String[] strings){
    
        int n = strings.length;
        int[][] zeroOne = new int[n][2];
        for (int i = 0; i < strings.length; i++) {
            for (int j = 0; j < strings[i].length(); j++) {
                if (strings[i].charAt(j) == '0'){
                    zeroOne[i][0] ++;
                }else if (strings[i].charAt(j) == '1'){
                    zeroOne[i][1] ++;
                }
            }
        }
        return zeroOne;
    }
    

    方法二:空间优化

    public static int findMaxForm2(String[] strs, int m, int n) {
    
        int[][] zeroOnes = zeroOneNums(strs);
        int[][] dp = new int[m+1][n+1];
    
        for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
            for (int j = m; j >= zeroOnes[i][0]; j--) {
                for (int k = n; k >= zeroOnes[i][1]; k--) {
                    dp[j][k] = Math.max(dp[j][k],dp[j-zeroOnes[i][0]][k-zeroOnes[i][1]]+1);
                }
            }
        }
        return dp[m][n];
    }
    
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