最大化硬币价值,但相邻行和列的硬币不能被收集


动态规划是一种优化算法技术,用于通过将特定问题分解成一些简单的子问题来解决这些问题。它是一种可以通过结合完整搜索的质量、条件或事实来使贪婪算法精确和准确的过程。但是,这种方法本身就是一个矛盾修辞法,因为它具有很大的优势,而这同时也是它最大的缺点和局限性。我们可以将问题分解成一些子问题,但我们不能再次分解子问题。它们应该能够独立解决。子问题的概念可用于解决更重要的问题,因为它们本质上是高度优化的。

什么是硬币以及如何兑换?

硬币是数组的组成部分,表示总金额的整数之和。在此过程中,您应该返还一些硬币以平衡总和。如果无法构造,则返回 -1。

有两种解决方案可以兑换硬币:

  • 递归 - 朴素且缓慢的方法。

  • 动态规划 - 及时且高效的方法

硬币在计算机科学中的应用:

  • 用于分配零钱。

硬币操作算法

以下是我们如何最大化相邻行硬币价值的分步过程。

  • 步骤 1 - 开始

  • 步骤 2 - 创建一个长度为 n+1 的新数组

  • 步骤 3 - 将 dynamicprog[0] 设置为 1,用于单向过程

  • 步骤 4 - 迭代值

  • 步骤 5 - 将 dynamicprog[index-coins[i]] 的值添加到 dynamicprog[index]

  • 步骤 6 - 设置从 1 到 n 的范围

  • 步骤 7 - 返回一个值

  • 步骤 8 - 终止

硬币语法

If the coin value is greater than the dynamicprogSum, the coin is ignored, i.e.
dynamicprogTable[i][j]=dynamicprogTable[i-1][j].
If the coin value is less than the dynamicprogSum, you can consider it, i.e.
dynamicprogTable[i][j]=dynamicprogTable[i-
1].[dynamicprogSum]+dynamicprogTable[i][j-coins[i-1]].
Or;
maxCoins(i, j, d): Maximum number of coins that can be
collected if we begin at cell (i, j) and direction d.
   d can be either 0 (left) or 1 (right)
If (arr[i][j] == ‘#’ or isValid(i, j) == false)
   return 0
If (arr[i][j] == ‘C’)
   result = 1;
Else
   result = 0;
If (d == 0)
return result + max(maxCoins(i+1, j, 1),
   maxCoins(i, j-1, 0));
If (d == 1)
return result + max(maxCoins(i+1, j, 1),
   maxCoins(i, j+1, 0));

以下是 C++ 环境中硬币兑换的可能语法。通过应用此语法,我们将构建一些代码来全面了解此硬币。

遵循的方法:

  • 方法 1 - 递归 C++ 程序,用于查找最大硬币数量

  • 方法 2 - 当来自相邻行和列的硬币无法收集时,最大化硬币价值

递归 C++ 程序,用于查找最大硬币数量

在此代码中,我们应用了动态规划。逻辑是:arr[i][j + 1] 和 arr[i][j – 1]。

示例 1

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define R 5
#define C 5
bool isValid(int i, int j) {
   return (i >=0 && i < R && j >=0 && j < C);
}
int maxCoinsRec(char arr[R][C], int i, int j, int dir){
   if (isValid(i,j) == false || arr[i][j] == '#')
      return 0;
   int result = (arr[i][j] == 'C')? 1: 0;
   if (dir == 1)
      return result + max(maxCoinsRec(arr, i+1, j, 0),
   maxCoinsRec(arr, i, j+1, 1));
   return result + max(maxCoinsRec(arr, i+1, j, 1),
   maxCoinsRec(arr, i, j-1, 0));
}
int main() {
   char arr[R][C] = {
      {'E', 'C', 'C', 'C', 'C'},
      {'C', '#', 'C', '#', 'E'},
      {'#', 'C', 'C', '#', 'C'},
      {'C', 'E', 'E', 'C', 'E'},
      {'C', 'E', '#', 'C', 'E'}
   };
   cout << "Maximum number of collected coins is "<< maxCoinsRec(arr, 0, 0, 1);
   return 0;
}

输出

Maximum number of collected coins is 8

当来自相邻行和列的硬币无法收集时,最大化硬币价值

在此 C++ 代码中,我们应用了该方法来查找并在到达死胡同之前收集最大数量的硬币。

  • 向前移动一步,即单元格 (i, j+1),方向保持向右。

  • 向下移动一步并向左,即单元格 (i+1, j),方向变为向左。

示例 2

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int findMax(vector<int>& arr) {
   int n = arr.size(), result = 0;
   vector<int> dp(n);
   dp[0] = arr[0];
   result = dp[0];
   if (n <= 1)
      return result;
   dp[1] = max(arr[1], arr[0]);
   result = max(result, dp[1]);
   for (int i = 2; i < n; i++) {
      dp[i] = max(dp[i - 1], arr[i] + dp[i - 2]);
      result = max(result, dp[i]);
   }
   return result;
}
int solve(vector<vector<int> >& matrix){
   int m = matrix.size();
   if (m == 0)
      return 0;
   vector<int> dp;
   for (int i = 0; i < m; i++) {
      int val = findMax(matrix[i]);
   dp.push_back(val);
   }
   return findMax(dp);
}
int main() {
   vector<vector<int> > arr = { { 2, 7, 6, 5 },
      { 9, 9, 1, 2 },
      { 3, 8, 1, 5 } };
   int result = solve(arr);
   cout << result;
   return 0;
}

输出

25

结论

今天在这篇文章中,我们学习了如何使用可能的 C++ 构建代码和算法,最大化来自相邻行(列不能被收集)的硬币价值。

更新于: 2023年4月5日

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