0729算法 - 贪心算法01

455.分发饼干 | 376. 摆动序列 | 53. 最大子序和

Posted by ZA on July 29, 2024

理论基础

贪心问题,本质是 选择每一阶段的局部最优,从而达到全局最优

例如从一堆珠宝中自由拿取,那么每次都拿价值最大的一定能达到最终的最优数额。但是假如有背包容量的限制,此时一味选择价值最大的就不再有效,此时就需要动态规划。

因此判断何时可以使用贪心算法,最好的方法就是举反例,能否想出一个局部最优无法推出全局最优的反例(从10车煤矿和10条金项链选10次,单车煤矿价值更高但最多只能拿走一车),如果不能,就可以用贪心问题求解。

其实贪心求解更倾向于常识性的推理,本能的去这么做。但如果要建模出一个解题步骤,可以如下:

  • 将问题分解为若干个子问题
  • 找出适合的贪心策略
  • 求解每一个子问题的最优解
  • 将局部最优解堆叠成全局最优解

455. 分发饼干

假设你是一位很棒的家长,想要给你的孩子们一些小饼干。但是,每个孩子最多只能给一块饼干。

对每个孩子 i,都有一个胃口值 g[i] 这是能让孩子们满足胃口的饼干的最小尺寸;并且每块饼干 j,都有一个尺寸 s[j]。如果 s[j] >= g[i],我们可以将这个饼干 j分配给孩子i ,这个孩子会得到满足。你的目标是满足尽可能多的孩子,并输出这个最大数值。

示例 1:

输入: g = [1,2,3], s = [1,1]
输出: 1
解释:
你有三个孩子和两块小饼干,3 个孩子的胃口值分别是:1,2,3。
虽然你有两块小饼干,由于他们的尺寸都是 1,你只能让胃口值是 1 的孩子满足。
所以你应该输出 1。

思路

应该避免饼干的浪费,使得每一个饼干都能尽可能满足胃口更大的,因此这里的局部最优就是将大饼干喂给胃口大的,从而实现全局最优——喂饱尽可能多的小孩

代码实现

用大饼干优先满足大胃口,因此排序后,自后向前逐个比较饼干和小孩,小孩不被满足则跳过前移(即使当前最大的饼干也无法满足),而饼干不能浪费,只有匹配上才会前移:

class Solution {
public:
    int findContentChildren(vector<int>& g, vector<int>& s) {
        sort(g.begin(), g.end()); 
        sort(s.begin(), s.end());

        int index = s.size()-1;  // 饼干指针
        int result = 0;

        for(int i=g.size()-1; i>=0; i--){  // 小孩指针
            if(index>=0 && s[index]>=g[i]){
                result++;
                index--;
            }
        }

        return result;
    }
};

376. 摆动序列

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][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) 。

思路

暂且不看!!!

代码实现

class Solution {
public:
    int dp[1005][2];
    int wiggleMaxLength(vector<int>& nums) {
        memset(dp, 0, sizeof dp);
        dp[0][0] = dp[0][1] = 1;
        for (int i = 1; i < nums.size(); ++i) {
            dp[i][0] = dp[i][1] = 1;
            for (int j = 0; j < i; ++j) {
                if (nums[j] > nums[i]) dp[i][1] = max(dp[i][1], dp[j][0] + 1);
            }
            for (int j = 0; j < i; ++j) {
                if (nums[j] < nums[i]) dp[i][0] = max(dp[i][0], dp[j][1] + 1);
            }
        }
        return max(dp[nums.size() - 1][0], dp[nums.size() - 1][1]);
    }
};

53. 最大子数组和

给你一个整数数组 nums ,请你找出一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。

子数组

是数组中的一个连续部分。

示例 1:

输入:nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出:6
解释:连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6 。

思路

此处贪心的局部最优,就是当前“连续和”为负数的时候便立刻放弃,从下一个元素重新计算,因为负数只会拉低总和

代码实现

代码实现上,从头开始用 count 累积总和,如果 count 一旦加上 nums[i]变为负数,那么就应该从 nums[i+1]开始从 0 累积 count 了

class Solution {
public:
    int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int count = 0;
        int result = INT32_MIN;

        for(int i=0; i<nums.size(); i++){
            count += nums[i];
            if(count>result) result = count;
            if(count<=0) count = 0;
        }
        return result;
    }
};

1.要分析清楚所需变量,除了统计当前和,还要统计全局累积最大值 2.要注意结果遍历result不能为0,如果数组全为负必定会出错

后记

背包问题大多可以用动态规划解决,

  • 背包靠的是常识和直觉(能否想出局部最优解,或者举反例驳斥局部最优)
  • 动态规划靠的是固定的解题思路(同一类型的问题有固定的DP公式)

参考