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leetcode 801 ~ 850
鸡蛋掉落

鸡蛋掉落

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题目描述

代码结果

运行时间: 2512 ms, 内存: 43.4 MB


/*
 * 思路:与普通的Java方法类似,这里用Java Stream进行动态规划的状态转移。
 */

import java.util.stream.IntStream;

public class EggDropStream {
    public int superEggDrop(int k, int n) {
        int[][] dp = new int[k + 1][n + 1];
        IntStream.rangeClosed(1, k).forEach(i -> IntStream.rangeClosed(1, n).forEach(j -> dp[i][j] = j));
        IntStream.rangeClosed(1, k).forEach(i -> IntStream.rangeClosed(1, n).forEach(j ->
            IntStream.rangeClosed(1, j).forEach(x -> dp[i][j] = Math.min(dp[i][j], 1 + Math.max(dp[i-1][x-1], dp[i][j-x])))));
        return dp[k][n];
    }

    public static void main(String[] args) {
        EggDropStream solution = new EggDropStream();
        System.out.println(solution.superEggDrop(1, 2)); // 输出:2
        System.out.println(solution.superEggDrop(2, 6)); // 输出:3
        System.out.println(solution.superEggDrop(3, 14)); // 输出:4
    }
}

解释

方法:

问题本质是一个动态规划问题,目标是找到最小的测试次数以确定鸡蛋不会碎的最高楼层。动态规划的状态是dp(K, N),表示有K个鸡蛋和N层楼时确定楼层的最小测试次数。如果从第X层扔鸡蛋,会有两种情况:1) 鸡蛋碎了,需要考虑下方的X-1层楼,用K-1个鸡蛋继续测试;2) 鸡蛋没碎,需要考虑上方的N-X层楼,用K个鸡蛋继续测试。考虑最坏情况,应取两种情况的最大值加1(本次测试)。为了优化查找过程,使用二分搜索来确定最小的最大测试次数,即找到使得两种情况平衡的楼层X。使用记忆化来避免重复计算相同的子问题。

时间复杂度:

O(K * N * logN)

空间复杂度:

O(K * N)

代码细节讲解

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题解中提到使用二分搜索来平衡两种情况的测试次数,请问这种方法是怎样确保能找到最优的楼层X的?
二分搜索通过逐步缩小搜索区间,来找到一个楼层X,使得在这一层楼X扔鸡蛋时两种情况(鸡蛋碎或不碎)的最坏测试次数最接近。如果从这个楼层扔鸡蛋,鸡蛋碎了,则测试下方的楼层需要的最大次数是broken;如果鸡蛋没碎,测试上方楼层需要的最大次数是not_broken。我们的目标是最小化这两种情况的最大值,即minimize max(broken, not_broken)。通过调整二分搜索的上下界,可以找到一个最小的这样的最大值,即达到最优解。
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二分搜索在决定向上还是向下调整搜索区间时,是基于哪些条件?即,为什么当broken > not_broken时,搜索区间调整为hi = mid - 1?
当broken > not_broken时,意味着从楼层mid向下的测试次数(鸡蛋碎的情况)比向上的测试次数(鸡蛋没碎的情况)更多。这表明,测试的最坏情况主要集中在楼层较低的一半,因此应该尝试更低的楼层以尝试找到更平衡的情况,从而减小最坏情况的测试次数。因此,调整搜索区间的上界为mid - 1,以探索较低楼层是否可以得到更优的结果。
🦆
在动态规划的递归实现中,为什么当只有一个鸡蛋时返回N,这里的N代表了什么具体的操作或意义?
当只有一个鸡蛋时,必须从第1层开始逐层向上测试,直到找到鸡蛋碎的那一层,以确保最坏情况下能确定鸡蛋不会碎的最高楼层。因此,需要测试从1层到N层,最坏的情况是需要测试N次(即每一层都要测试一次)。这里的N代表了在只有一个鸡蛋的情况下,确定鸡蛋不会碎的最高楼层所需的最大测试次数。
🦆
动态规划中base case设置的'如果没有楼层,不需要测试',这个逻辑是基于什么考虑?是否意味着f=0的情况在这种设定下是默认解决的?
基本情况'如果没有楼层,不需要测试'是基于这样的考虑:如果没有楼层(N=0),那么不需要进行任何测试,因为没有楼层可供检测鸡蛋是否会碎。这个逻辑意味着在楼层数为0的情况下,问题已经自然解决,因为没有需要进行测试的楼层。因此,这种情况下的最小测试次数是0。

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