多米诺和托米诺平铺
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题目描述
有两种形状的瓷砖:一种是 2 x 1
的多米诺形,另一种是形如 "L" 的托米诺形。两种形状都可以旋转。
给定整数 n ,返回可以平铺 2 x n
的面板的方法的数量。返回对 109 + 7
取模 的值。
平铺指的是每个正方形都必须有瓷砖覆盖。两个平铺不同,当且仅当面板上有四个方向上的相邻单元中的两个,使得恰好有一个平铺有一个瓷砖占据两个正方形。
示例 1:
输入: n = 3 输出: 5 解释: 五种不同的方法如上所示。
示例 2:
输入: n = 1 输出: 1
提示:
1 <= n <= 1000
代码结果
运行时间: 26 ms, 内存: 16.0 MB
// 思路:Java Stream不太适合处理动态规划问题,但可以用于辅助输出或处理数据。
// 由于Stream不适合此问题,我们将展示如何使用Stream处理dp数组的输出。
import java.util.stream.IntStream;
public class Solution {
public int numTilings(int n) {
int MOD = 1000000007;
if (n == 1) return 1;
if (n == 2) return 2;
if (n == 3) return 5;
int[] dp = new int[n + 1];
dp[0] = 1;
dp[1] = 1;
dp[2] = 2;
dp[3] = 5;
int sum = dp[0] + dp[1] + dp[2];
for (int i = 4; i <= n; i++) {
dp[i] = (dp[i-1] + dp[i-2] + 2 * sum) % MOD;
sum = (sum + dp[i-3]) % MOD;
}
// 使用Stream输出dp数组
IntStream.of(dp).forEach(System.out::println);
return dp[n];
}
}
解释
方法:
这个题解使用动态规划的思路来解决多米诺和托米诺平铺问题。通过观察可以发现,对于第i列,其状态只与前三列(i-1, i-2, i-3)有关。因此,可以使用一个一维数组f来记录状态,其中f[i]表示平铺2 x i的面板的方法数量。初始条件为f[0]=f[1]=1,f[2]=2。对于i>2的情况,可以通过状态转移方程f[i] = (f[i-1]*2+f[i-3]) mod 10^9+7来计算f[i]的值,最终返回f[n]即可得到答案。
时间复杂度:
O(n)
空间复杂度:
O(n)
代码细节讲解
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在状态转移方程中,为什么`f[i]`的值是由`f[i-1]*2+f[i-3]`得出的?请解释这个表达式背后的逻辑和推导。
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为什么初始条件中`f[0]`值被设为1,考虑到`f[0]`表示的是平铺2x0的面板,这样的面板应该不存在吗?
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给出的动态规划解法是否考虑了所有可能的瓷砖组合,特别是涉及多米诺和托米诺形状的所有排列?
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题解中提及`f[2] = 2`,能否详细说明如何通过多米诺和托米诺瓷砖得出平铺2x2面板有2种方法的?
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