Leetcode刷题总结：650. 2 Keys Keyboard

Posted 2020-10-04

题目: 求获取n个A的最小操作步骤的数目minStep

Initially on a notepad only one character ‘A‘ is present. You can perform two operations on this notepad for each step:

1. Copy All: 只能全部复制，不能部分复制.
2. Paste: 拷贝留在剪贴板上的字符

Given a number n. You have to get exactly n ‘A‘ on the notepad by performing the minimum number of steps permitted. Output the minimum number of steps to get n ‘A‘.

题解：

1.首先手写几个答案，可以看到：

　　n=1, minSteps=0;

　　n=2, 步骤：cp，minSteps=2

　　n=3, 步骤：cpp, minSteps=3

　　n=4, 步骤: cppp或者 cpcp（复制S[2]并粘贴一次），minSteps=4

　　n=5, 步骤：cpppp=c+p*4，minSteps=5

　　n=6, 步骤：c+p*5 或者 cp(cpp) (复制S[2]并粘贴2次) 或者 cpp(cp)(复制S[3]并粘贴1次)， minSteps=5

　　。。。。。

　　n=12, 步骤：c+p*11

　　　　　　　  或者 先取得“AA”然后c+p*5（这里5=(12-2)/2），S[n] = S[n/2] + 1+(n-2)/2 = S[n/2] + n/2

                       或者 先取得 “AAA”然后c+p*3（这里3=(12-3)/3），S[n] = S[n/3] + 1+(n-3)/3 = S[n/3] + n/3

                       或者 先取得“AAAA”然后c+p*2（这里2=(12-4)/4），S[n] = S[n/4] + 1+(n-4)/4 = S[n/4] + n/4

2. 从上面可以看到

　　S[n] = min(S[n/i]+n/i) 其中i为能被n整除的数

　　所以得到第一个思路代码如下：

class Solution {
public:
    int minSteps(int n) {
        std::vector<int> minSteps(n+1,0);
        for (int i = 2; i <= n; ++i) {
            minSteps[i] = i;
        }
        for (int i = 4; i <= n; ++i) {
            for (int j = 2; j < i; ++j) {
                if (i % j == 0) {
                    minSteps[i] = min(minSteps[i], minSteps[j]+i/j);
                }
            }
        }
        return minSteps[n];
    }
};

3. 提交审核通过，但是发现运行速度不行，看起来的复杂度是O(n*n),69ms，只打败了11%，再来看看有什么可以优化的：

　　发现不需要中间层的遍历不需要j<i. 在j< i/2就可以了；再次提交运行，复杂度仍然还是O(n²), 62ms

4. 自己没有想到有什么能优化的地方，看了一下前面运行时间短的，发现内层循环的时候，循环条件是这样的：

for (int j = i/2; j >= 2 && j % i != 0; --j);

　　分析一下可以得到原因：事实上不管n等于几，都应该尽可能地复制最多的字符，然后粘贴若干次，比如n=25=5*5，最快的应该是得到5个A然后copy1次粘贴4次，n=100=50*2，应该得到50，然后cp一次，修改代码如下:

class Solution {
public:
    int minSteps(int n) {
        std::vector<int> minSteps(n+1,0);
        for (int i = 2; i <= n; ++i) {
            minSteps[i] = i;
        }
        for (int i = 4; i <= n; ++i) {
            for (int j = i/2; j >= 2; --j) {
                if (i % j == 0) {
                    minSteps[i] = min(minSteps[i], minSteps[j]+i/j);
                    break;
                }
            }
        }
        return minSteps[n];
    }
};

复杂度基本上是O(n)

 

5. 还有更快的解答，看了一下用的是递归，分析了一下，快的原因是在这里使用递归，并没有重复计算，而且还省去了不必要的计算，复杂度远小于O(n)，

比如n=100，我的方法，要计算100+，

这里用递归，只需要计算n=100,n=50,n=25,n=5