• 最小跳跃问题


    题目一:

    给定一个非负整数数组,假定你的初始位置为数组第一个下标。 数组中的每个元素代表你在那个位置能够跳跃的最大长度。请确认你是否能够跳跃到数组的最后一个下标。
    例如:A = [2,3,1,1,4]A=[2,3,1,1,4] 能够跳跃到最后一个下标,输出true;
    A = [3,2,1,0,4]A=[3,2,1,0,4] 不能跳跃到最后一个下标,输出false。

    输入格式
    第一行输入一个正整数 n (1≤n≤500),接下来的一行 n 个整数,输入数组 A_i。

    输出格式
    如果能跳到最后一个下标,输出true,否则输出false。

    样例输入
    5
    2 0 2 0 1

    样例输出
    true

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    int main()
    {
        int max=0,count;
        int a[500];
        cin>>count;
        for(int i=0;i<count;i++)
            cin>>a[i];
        for(int i=0;i<count;i++)
        {
            if(i>max)
            {
                cout<<"false";
                return 0;
            }
            if((a[i]+i)>max)
                max=i+a[i];
        }
        cout<<"true";
        return 0;
    }
    

      

    题目二:

    给定非负整数数组,初始时在数组起始位置放置一机器人,数组的每个元素表示在当前位置机器人一步最大能够跳跃的数目。它的目的是用最少的步数到达数组末端。

    例如:

    给定数组A=[2,3,1,1,2],最少跳步数目为2,对应的跳法是2->3->2,数组位置变化为0->1->4。

    [2,3,1,1,2,4,1,1,6,1,7],所需步数为5。

    思路:

    代码:

    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    int jump(int A[],int n){
        if(n==1)
            return 0;
    
        int step=0;
        int i=0,j=0;
        int k,j2;
    
        while(j<n){
            step++;
            j2=j;
            for(k=i;k<=j;k++){
                j2=max(j2,k+A[k]);
                if(j2>=n-1)
                    return step;
            }
            i=j+1;
            j=j2;
            if(j<i)
                return -1;
        }
    
        return step;
    }
    
    
    int main(){
        int A[]={2,3,1,1,2,4,1,1,6,1,7};
        int n=sizeof(A)/sizeof(A[0]);
        cout << jump(A,n) <<endl;
        return 0;
    }
    

      

    问题三        

    给定一个非负整数数组,初始情况位于数组的第一个索引处。数组中的每个元素表示该位置的最大跳跃长度。要求达到最后一个索引花费的最小跳跃次数。

    <举例>

    输入: [2,3,1,1,4]
    输出: 2
    解释: 跳到最后一个索引的最小跳数为2。从索引0跳到1跳1步,然后跳3步到最后一个索引。

    二、解题方法一:动态规划 -- 超时
    g(i)表示能否从前面的j位置元素跳到当前的i位置,则状态转移方程为:

    g(i) = g(j) && (i-j)∈nums[j]   0 <= j < i < numsSize
    边界条件为:g(0) = true
    f(i)表示到达i位置的最小跳步数,则状态转移方程为(在g(i)的基础上)

    f(i) = min(f(j)+1,f(i))
    边界条件为:f(0)=0

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdbool.h>
     
    #define min(a,b) (a<b?a:b)
    int jump(int* nums, int numsSize) {
        int f[numsSize];
        bool g[numsSize];
        int i,j;
        g[0] = true;
        for(i=0; i<numsSize; i++) f[i] = 65535;
        f[0] = 0;
        for(i=1;i<numsSize;i++)
        {
            for(j=0;j<i;j++)
            {
                if( g[j] && (i-j) <= nums[j] )
                {
                    g[i] = true;
                    f[i] = min(f[i],f[j]+1);
                }
            }
        }
        return f[numsSize-1];
    }
    

      

    三、解题方法二:贪心 -- accept
            分别用left和right两个游标记录当前能跳的区间范围,尝试从每一个区间范围中跳较远new_right,更新较远的right游标right=new_right,每一个区间处理完毕后更新新的左游标left=left+old_right

    int jump(int* nums, int numsSize)
    {
        int left = 0;  //最小步数
        int right = 0;
        int step = 0;  //[left,right]为当前跳步区间
        int i;
     
        //特殊情况处理
        if( numsSize==1 ) return 0; //当只有一个元素时,当前就在这个位置,不用跳步,所以返回0
     
        //更新游标区间-----最右游标
        while(left<=right)
        {
            step++;
            int old_right = right;
     
            for(i=left; i<=old_right; i++)
            {
                int new_right = i+nums[i];
     
                //最右的情况可以到达目标位置,则为最小跳步数
                if( new_right >= numsSize-1 ) return step;
     
                //更新最右游标
                if( new_right > right ) right = new_right;
            }
            //一个区间处理完后,则更新left,继续处理[left,new_Right]区间
            left=old_right+1;
        }
        return 0;  //到达不了目标位置,则返回0
    }
    

     

    题解:
    在 跳跃问题1 中求能否到达最后位置,用一个 reach 变量 记录能够到达的最远的下标,每走一步比较更新该值,到达最终位置前,如果当前下标大于reach,说明失败。如果能到达最后,说明成功。

    而这道题,需要求的是最少的步数。因此需要添加 count 变量记录最少步数。什么时候 count++ 是问题的关键?答案是当前的位置 i 超过了上一跳所能到达的最远位置。所以需要引入变量 last 记录上一跳可达最远坐标。此题代码在跳跃问题1 代码基础上修改。

    class Solution {
        public int jump(int[] nums) {
            if (nums == null || nums.length == 0) {
                return -1;
            }
            int reach = 0;//当前所能到达的最远坐标
            int last = 0;//上一跳可达最远坐标
            int count = 0;//跳跃次数
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                if (i > reach) {
                    return -1;
                }
                if (i > last) {
                    count++;
                    last = reach;
                }
                if (i + nums[i] > reach) {
                    reach = i + nums[i];
                }
            }
            return count;
        }
    }
    

      

    动态规划解法:
    复杂度是 O(n2)O(n2),会超时,但是依然需要掌握。

    定义状态:dp[i] 表示到达 i 位置的最小跳数
    起始装填:dp[0]=0 到达下标0的最小跳数是0
    终止状态:dp[nums.length-1] 即到达最后一个位置的最小跳数
    决策:选择 i 之前的能跳到 i 的所有位置j 中, dp[j] 值最小的位置 j 作为上一步要跳到 i 的位置
    费用表示:dp[i]=dp[j]+1 ,从 j 跳到 i ,步数加1
    无后效性:收益1 是个常数,不随状态改变

    class Solution {
        public int jump(int[] nums) {
            int[] dp = new int[nums.length];//dp[i] 为到达 i 位置的最小跳数
            dp[0] = 0;//到达下标0的最小跳数是0
            for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
                dp[i] = Integer.MAX_VALUE;
                for (int j = 0; j < i; j++) {
                    if (i - j <= nums[j]) {
                        dp[i] = Math.min(dp[i], dp[j] + 1);
                    }
                }
            }
            return dp[nums.length - 1];
        }
    }
    

      

     

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