数组切分 (蓝桥杯)爆搜,剪枝 JAVA

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数组切分 (蓝桥杯)爆搜,剪枝 JAVA相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

目录

题目描述:

已知一个长度为N的数组:A1, A2, A3,…, AN 恰好是1…N 的一个排列。
现在要求你将A数组切分成若干个(最少一个,最多N个) 连续的子数组, 并且每个子数组中包含的整数恰好可以组成一段连续的自然数。
例如对于A=1,3,2,4存在5种切分方法。
1、1324
2、13,24
3、13,2,4
4、1,3,24
5、1,3,2,4

输入格式:

第一行包含一个整数N。
第二行包含N个整数,代表A数组。
对于30% 评测用例,1≤N≤20。
对于100% 评测用例,1≤N≤10000。

输出格式:

输出一个整数表示答案。 由于答案可能很大,
所以输出其对1000000007取模后的值。

输入样例:

4
1 3 2 4

输出样例:

5


暴力破解 :

解题思路:

秉承“万物皆可爆搜”的信念,本题我们继续利用爆搜来混分。

1.首先对于题目给出的例子我们得有一个系统的解题方法(也就是咱得先会做,找到规律,再让电脑做。):

对题目给的例子进行分析如下:


不难发现,这完全就是一颗递归树。其中每一层都对应每层递归内部的 for 循环,每一条路径都对应着一个符合题目要求的切分方法。
(还有一点就是我们可以看到,每一层 for 循环内的子数组都互不影响,所以这需要用到回溯。)

2.如判断某子数组内的整数,恰好可以组成一段连续自然数?

这里给出一个技巧:
子数组最大元素值 - 子数组最小元素值 = 子数组最大下标 - 子数组最小下标

即: max - min = j - i
若此等式成立,则子数组内整数恰好可以组成一段连续自然数。


由于数组内元素不能重复,所以上述等式是成立的。

3.解决完上述问题我们就需要贴合,dfs + 回溯 的模式,将答案爆搜出来。

理论成立代码如下:

dfs + 回溯(void类型):

import java.util.Scanner;

public class Main 
 
 public static int n = 0;
 public static int a[];//放在这里等会写函数就不用调用
 
 public static void main(String[] args)
  Scanner sc = new Scanner(System.in);
     n = sc.nextInt();//注意别写成 int n
     a = new int[n];
  
     for(int i = 0; i < n; i ++) a[i] = sc.nextInt();
     
     dfs(0);//从第一个元素开始
     
     System.out.print(sum % 1000000007);//输出答案
 
 public static int sum = 0;
 public static int max = Integer.MIN_VALUE;
 public static int min = Integer.MAX_VALUE;
 
 public static void updatave(int x, int y)//找到区间内最大值与最小值
       for(int i = x; i <= y; i ++)  
        max = Math.max(max, a[i]);
        min = Math.min(min, a[i]);
       
 
 
 public static void default_state()//将max,min 恢复默认状态
  max = Integer.MIN_VALUE;
  min = Integer.MAX_VALUE;
 
 
 public static void dfs(int i) 
  if(i == n) sum ++;//重要的事情最先做,不能写 成n - 1,否者以j = n - 1结尾的情况不会被记录
  
  for(int j = i; j < n; j ++) //本身也是一个最小连续子区间,所以从本身开始
   updatave(i, j);
   if(max - min == j - i) //满足连续子区间
    default_state();//max,min要恢复默认状态,防止影响下面的递归操作
    dfs(j + 1);
    default_state();//运行完也要恢复默认状态,防止影响 j = i + 1的循环
   
 
 

本代码在官方平台上能能拿到五成分数,感觉能混到这么多还是不错的,一直以为只能得三成分数。

纯 dfs (int类型):

import java.util.Scanner;

public class Main 
	
    public static int mod = 1000000007;
    public static int n = 0;
    public static int a[];
    public static int memo[];
    
	public static void main(String[] args) 
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		n = sc.nextInt();
		a = new  int[n];
		for(int i = 0; i < n; i ++) 
			a[i] = sc.nextInt();
		
		System.out.print(dfs(0)); 
	
	public static int dfs(int index) 
		 if(index == n) return 1;//到达末端返还1
		 int sum = 0;
		 int max = Integer.MIN_VALUE;
		 int min = Integer.MAX_VALUE;
		 for(int i = index; i < n; i ++) 
			 max = Math.max(max, a[i]);
			 min = Math.min(min, a[i]);
			 if(max - min == i - index) 
				 sum = (sum + dfs(i + 1)) % mod;//将符条件的加起来
			 
		 
		 return sum;
	


dfs + 备忘录(满分):

解题:

创作灵感来源于一个低调的大佬,今天一位大佬跟我分享了他的 dfs + 备忘录代码,焯 !只能说写的太优雅了!😍

由于我用暴力用的太久了,默认暴力只能拿一部分分数,今天大佬的代码给我狠狠的打醒了,即可以对 dfs 生成的递归树,通过这种使用备忘录的方法,达到剪枝的效果。

由于我有幸之前懵懂时期在力扣中学过备忘录,再加上大哥的代码足够简洁,我侥幸的能在这么短的时间明白其中原理,只能说相见恨晚,上正题:

以 A= 1,2, 3, 4 为例

按题目要求生成的递归树如下:


上图递归树,每层都是一个新的递归内容,本层内每个枝节都对应着整个 for 循环的每种情况:

对上述递归树简要观察不难发现:

如上图所示,蓝色矩形区域,和红色圆圈区域都有重复,正是这些重复部分消耗了额外的无效时间,导致超时,引入备忘录的作用就是记录这些值,以便在下次遇见,就不必再次计算,也就是空间换时间。如下:

如上,将第一次出现的蓝色矩形和红色圆圈部分记录下来,下方再次出现直接调用memo备忘录即可:


如上图就是剪枝后的递归树

明白上述样例,代码就很清晰了
由于我一直用的void类型大哥给的int类型。
所以以下给出两种类型的dfs方法可按喜好选择:

int类型实现:

import java.util.*;

public class Main 
	
    public static int mod = 1000000007;
    public static int n = 0;
    public static int a[];
    public static int memo[];
    
	public static void main(String[] args) 
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		n = sc.nextInt();
		a = new  int[n];
		memo = new int[n + 1];
		for(int i = 0; i < n; i ++) 
			a[i] = sc.nextInt();
			memo[i] = -1;//初始化
		//记忆数组 焯! 太妙了。
		
	   //注意下标从0开始
		memo[n] = 1;//n越界,说明得到一个方式,返回1。
		
		System.out.print(dfs(0));
		//上下等效。
//		dfs(0);
//      System.out.print(memo[0]);
	
    public static int dfs(int starIndex) 
    	if(memo[starIndex] != - 1) return memo[starIndex];
    	int sum = 0;
    	int max = Integer.MIN_VALUE;
    	int min = Integer.MAX_VALUE;
    	for(int j = starIndex; j < n; j ++) 
    		max = Math.max(max, a[j]);
    		min = Math.min(min, a[j]);
    		if(max - min == j - starIndex) 
    			sum = (sum + dfs(j + 1)) % mod;
    		
    	
    	memo[starIndex] = sum;//存
    	return sum;//返还本层递归的结果
    


void类型实现:

import java.util.Scanner;

public class Main 
	
    public static int mod = 1000000007;
    public static int n = 0;
    public static int a[];
    public static int memo[];
    
	public static void main(String[] args) 
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		n = sc.nextInt();
		a = new  int[n];
		memo = new int[n + 1];
		for(int i = 0; i < n; i ++) 
			a[i] = sc.nextInt();
			memo[i] = -1; 
		 
		memo[n] = 1; 
        dfs(0);
        System.out.print(memo[0]);
	
    public static void dfs(int starIndex) 
    	int sum = 0;
    	int max = Integer.MIN_VALUE;
    	int min = Integer.MAX_VALUE;
    	for(int j = starIndex; j < n; j ++) 
    		max = Math.max(max, a[j]);
    		min = Math.min(min, a[j]);
    		if(max - min == j - starIndex) 
    			if(memo[j + 1] == -1)//查看备忘录
    			dfs(j + 1);
    			sum = (sum + memo[j + 1]) % mod;
    		
    	
    	memo[starIndex] = sum;//存
    

思考dfs + 回溯与 纯 dfs(int类型)的区别 :

dfs + 回溯:

将一条路走到尾,在终点计数,再回溯,找其他可行路径。

纯dfs (int 类型):

从递归末端,将可行路径数量,传递到上一层递归,再由上层递归传输至上上层递归,类似大树按次序用所有的根吸收水分,传递到树干的过程。


小结:

如果问我为什么不用动态规划写正解呢,还是基于实际情况考虑。
1,是我动态规划,只学了背包九讲,只是初步了解,让我不看解析去做这道题,我是真打死不会。
2,是动态规划,也是基于爆搜的前提下去,剪切掉多余的重复部分而逐渐得到的最优解法,如果爆搜都并不会的话,想直接写出动态规划,就好似孩子走路都没学会,就让他跑一样牵强。

这里给出大佬,对递归和动态规划区别的看法:
动态规划是递推,从小问题扩展到大问题。而dfs解决这种问题的方式是递归,先是将大问题抛出,然后不断的将问题变小,最后来解决的大问题。

3,是我目前编程水平比较一般,最擅长的还是爆搜,赛场上用爆搜混到目前这些分数已经是超长发挥了,可以磕头烧香了。当然后期用动态规划如何剪枝这道题我也会去学习的,但前提得先把爆搜学好,毕竟用爆搜解这道题我都想了半天更何况动态规划,而且蓝桥杯快到了。。。。

最后,水平高的大佬可以看看别人的dp解法,如果这个爆搜方法还有可以优化的地方也欢迎大佬们指点。

蓝桥杯真题路径之谜

蓝桥杯真题【路径之谜】

import java.util.Scanner;
// 1:无需package
// 2: 类名必须Main, 不可修改

public class Main 
    public static void main(String[] args) 
      /*
      思路:
      本题涉及dfs+回溯+剪枝,解法可以参考:
      https://blog.dotcpp.com/a/83079

      关于dfs+回溯+剪枝的模板,参考:
      (dfs剪枝策略)https://blog.csdn.net/qq_38790716/article/details/88051412
      https://blog.csdn.net/yanweiqi1754989931/article/details/109603384
     (dfs+回溯+剪枝相关题目) https://blog.csdn.net/weixin_42072280/article/details/104580012
     https://blog.csdn.net/qq_38790716/article/details/88047900

     dfs模板框架:
     function dfs(当前状态)
        if(当前状态 == 目的状态)
              ···
          
          for(···寻找新状态)
              if(状态合法)
                  vis[访问该点];
                  dfs(新状态);
                  ?是否需要恢复现场->vis[恢复访问]
               
          
          if(找不到新状态)
              ···
          
      

      本题思路:
      1、所需数据结构:
      (1)两个存储自西向东、自北向南的靶数,相当于哈希表。
      (2)一个二维数组存储格子标记路径是否访问过(1到n),相当于visit数组。
      (3)一个数组当作栈存储走过的路径。
      (4)两个数组分别存x和y坐标的方向坐标,用于引导路径自某点下左上右的移动。
      (5)一个二维数组存储格子的数字标记。
      2、代码结构:
      function check()
        // 因为在所有可能从起点到终点的路径中,只有满足靶数的那条,它在dfs遍历后靶数数组会一直减到为0
        检查两个靶数数组的元素是否都为0;
      

      function dfs(x,y,step)
        //剪枝,即如果某个结点不满足条件,那么它后面的子树一定都无法达到,相当于串行
        if(剪枝条件:如果(x,y)的横向或纵向对应的靶数小于0,那么没必要继续走下去了)
          return
        
        //当前状态 == 目的状态,即dfs截止条件
        if(终止条件:(x,y)是最后一个格子)
          if(检查从西向东、从北向南的靶数是否都正确,即check())
            如果都满足两个数组的靶数,那么将栈中记录的格子都输出,就是正确走过的路径;
          
        
        for((x,y)四个方向都试着走一遍)
          用1、的(2)数组更新下一个方向(走下一步)的(x,y)坐标;
          if(合法条件:如果下个格子未被访问,且下一步的(x,y)没有查出格子边界)
            visit数组标记对下一步的格子(x,y)访问过;
            栈存储下一步的格子(x,y);
            对应下一步的格子(x,y)的靶数减1,用于控制路径朝向正确的方向;
            dfs(对下一步的格子继续四个方向的尝试)
            如果跳出了上面的dfs,说明不满足终止条件,那么此次尝试的方向不对,需要回溯,把记录靶数的数组、栈恢复原来状态;
            visit数组对此方向下一步的格子(x,y)恢复访问状态;
          
        
      

      function main()
        初始化靶数数组;格子标记数组;
        取(0,0)坐标进入栈中,visit[0][0]置1表示访问过;
        (0,0)横向和纵向的两个靶数减1;
        dfs(0,0,1) //从(0,0)位置开始走;
        return 0;
      

      */
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        //在此输入您的代码...
        scan.close();
    

以上是关于数组切分 (蓝桥杯)爆搜,剪枝 JAVA的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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