2024-03-27:用go语言,多维费用背包。 给你一个二进制字符串数组 strs 和两个整数 m 和 n

2024-03-27:用go语言,多维费用背包。

给你一个二进制字符串数组 strs 和两个整数 m 和 n,

请你找出并返回 strs 的最大子集的长度,该子集中 最多 有 m 个 0 和 n 个 1。

如果 x 的所有元素也是 y 的元素,集合 x 是集合 y 的 子集。

输入:strs = [“10”, “0001”, “111001”, “1”, “0”], m = 5, n = 3。

输出:4。

答案2024-03-27:

来自左程云

灵捷3.5

大体步骤如下:

1.findMaxForm1 函数使用递归的方式实现。它遍历字符串数组 strs,将每个字符串中0和1的数量存储在一个二维数组 arr 中。然后通过递归函数 process1 进行计算,不断比较所选字符串是否符合要求,选择放入或不放入子集。该方法的时间复杂度为O(2^n),空间复杂度为O(n)。

2.findMaxForm2 函数使用记忆化搜索的方式实现。它也遍历字符串数组 strs 得到二维数组 arr,但使用三维数组 dp 进行记忆化,记录已经计算过的结果,避免重复计算。该方法的时间复杂度为O(m * n * len(strs)),空间复杂度为O(m * n * len(strs))。

3.findMaxForm3 函数使用动态规划的方式实现。它从后向前遍历字符串数组 strs,得到二维数组 dp 来保存计算结果。通过比较选择当前字符串加入子集还是不加入子集,并更新动态规划数组 dp。该方法的时间复杂度为O(m * n * len(strs)),空间复杂度为O(m * n * len(strs))。

4 findMaxForm4 函数使用动态规划的方式实现。它遍历字符串数组 strs,得到二维数组 dp 来保存计算结果。使用一维数组 dp 进行滚动更新,从后向前遍历,根据当前字符串的0和1的数量,更新动态规划数组 dp。该方法的时间复杂度为O(m * n * len(strs)),空间复杂度为O(m * n)。

总时间复杂度:O(m * n * len(strs))

总额外空间复杂度:O(m * n * len(strs))

Go完整代码如下:

package main

import (
    "fmt"
)

var zeros, ones int

func findMaxForm1(strs []string, m int, n int) int {
    len := len(strs)
    arr := make([][]int, len)
    for i := 0; i < len; i++ {
        zeroAndOne(strs[i])
        arr[i] = []int{zeros, ones}
    }
    return process1(arr, 0, m, n)
}

func process1(arr [][]int, i int, z int, o int) int {
    if i == len(arr) {
        return 0
    }
    p1 := process1(arr, i+1, z, o)
    p2 := 0
    if arr[i][0] <= z && arr[i][1] <= o {
        p2 = 1 + process1(arr, i+1, z-arr[i][0], o-arr[i][1])
    }
    if p1 > p2 {
        return p1
    }
    return p2
}

func findMaxForm2(strs []string, m int, n int) int {
    len := len(strs)
    arr := make([][]int, len)
    for i := 0; i < len; i++ {
        zeroAndOne(strs[i])
        arr[i] = []int{zeros, ones}
    }
    dp := make([][][]int, len)
    for i := 0; i < len; i++ {
        dp[i] = make([][]int, m+1)
        for j := 0; j <= m; j++ {
            dp[i][j] = make([]int, n+1)
            for k := 0; k <= n; k++ {
                dp[i][j][k] = -1
            }
        }
    }
    return process2(arr, 0, m, n, dp)
}

func process2(arr [][]int, i int, z int, o int, dp [][][]int) int {
    if i == len(arr) {
        return 0
    }
    if dp[i][z][o] != -1 {
        return dp[i][z][o]
    }
    p1 := process2(arr, i+1, z, o, dp)
    p2 := 0
    if arr[i][0] <= z && arr[i][1] <= o {
        p2 = 1 + process2(arr, i+1, z-arr[i][0], o-arr[i][1], dp)
    }
    ans := p1
    if p2 > p1 {
        ans = p2
    }
    dp[i][z][o] = ans
    return ans
}
func findMaxForm3(strs []string, m int, n int) int {
    len0 := len(strs)
    dp := make([][][]int, len0+1)
    for i := len0; i >= 0; i-- {
        dp[i] = make([][]int, m+1)
        for z := 0; z <= m; z++ {
            dp[i][z] = make([]int, n+1)
        }
    }
    for i := len0 - 1; i >= 0; i-- {
        zeroAndOne(strs[i])
        for z := 0; z <= m; z++ {
            for o := 0; o <= n; o++ {
                dp[i][z][o] = dp[i+1][z][o]
                if zeros <= z && ones <= o {
                    dp[i][z][o] = max(dp[i][z][o], 1+dp[i+1][z-zeros][o-ones])
                }
            }
        }
    }
    return dp[0][m][n]
}

func zeroAndOne(str string) {
    zeros = 0
    ones = 0
    for i := 0; i < len(str); i++ {
        if str[i] == '0' {
            zeros++
        } else {
            ones++
        }
    }
}

func findMaxForm4(strs []string, m int, n int) int {
    dp := make([][]int, m+1)
    for i := 0; i <= m; i++ {
        dp[i] = make([]int, n+1)
    }
    for _, s := range strs {
        zeroAndOne(s)
        for i := m; i >= zeros; i-- {
            for j := n; j >= ones; j-- {
                dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i-zeros][j-ones]+1)
            }
        }
    }
    return dp[m][n]
}

func max(a, b int) int {
    if a > b {
        return a
    }
    return b
}

func main() {
    strs := []string{"10", "0001", "111001", "1", "0"}
    m := 5
    n := 3

    res1 := findMaxForm1(strs, m, n)
    fmt.Println("findMaxForm1:", res1)

    res2 := findMaxForm2(strs, m, n)
    fmt.Println("findMaxForm2:", res2)

    res3 := findMaxForm3(strs, m, n)
    fmt.Println("findMaxForm3:", res3)

    res4 := findMaxForm4(strs, m, n)
    fmt.Println("findMaxForm4:", res4)
}

在这里插入图片描述

Python完整代码如下:

# -*-coding:utf-8-*-

def zero_and_one(string):
    zeros = 0
    ones = 0
    for char in string:
        if char == '0':
            zeros += 1
        else:
            ones += 1
    return zeros, ones

def find_max_form1(strs, m, n):
    length = len(strs)
    arr = []
    for i in range(length):
        zeros, ones = zero_and_one(strs[i])
        arr.append((zeros, ones))
    return process1(arr, 0, m, n)

def process1(arr, i, z, o):
    if i == len(arr):
        return 0
    p1 = process1(arr, i+1, z, o)
    p2 = 0
    if arr[i][0] <= z and arr[i][1] <= o:
        p2 = 1 + process1(arr, i+1, z-arr[i][0], o-arr[i][1])
    if p1 > p2:
        return p1
    return p2

def find_max_form2(strs, m, n):
    length = len(strs)
    arr = []
    for i in range(length):
        zeros, ones = zero_and_one(strs[i])
        arr.append((zeros, ones))
    dp = [[[-1] * (n+1) for _ in range(m+1)] for _ in range(length)]
    return process2(arr, 0, m, n, dp)

def process2(arr, i, z, o, dp):
    if i == len(arr):
        return 0
    if dp[i][z][o] != -1:
        return dp[i][z][o]
    p1 = process2(arr, i+1, z, o, dp)
    p2 = 0
    if arr[i][0] <= z and arr[i][1] <= o:
        p2 = 1 + process2(arr, i+1, z-arr[i][0], o-arr[i][1], dp)
    ans = p1
    if p2 > p1:
        ans = p2
    dp[i][z][o] = ans
    return ans

def find_max_form3(strs, m, n):
    length = len(strs)
    dp = [[[0] * (n+1) for _ in range(m+1)] for _ in range(length+1)]
    for i in range(length-1, -1, -1):
        zeros, ones = zero_and_one(strs[i])
        for z in range(m+1):
            for o in range(n+1):
                dp[i][z][o] = dp[i+1][z][o]
                if zeros <= z and ones <= o:
                    dp[i][z][o] = max(dp[i][z][o], 1 + dp[i+1][z-zeros][o-ones])
    return dp[0][m][n]

def find_max_form4(strs, m, n):
    dp = [[0] * (n+1) for _ in range(m+1)]
    for s in strs:
        zeros, ones = zero_and_one(s)
        for i in range(m, zeros-1, -1):
            for j in range(n, ones-1, -1):
                dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i-zeros][j-ones]+1)
    return dp[m][n]

strs = ["10", "0001", "111001", "1", "0"]
m = 5
n = 3

res1 = find_max_form1(strs, m, n)
print("findMaxForm1:", res1)

res2 = find_max_form2(strs, m, n)
print("findMaxForm2:", res2)

res3 = find_max_form3(strs, m, n)
print("findMaxForm3:", res3)

res4 = find_max_form4(strs, m, n)
print("findMaxForm4:", res4)

在这里插入图片描述

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