大家好,我是吴师兄。
昨天我们用动态规划的思路解决了剑指 Offer 14- I. 剪绳子 这道问题,继续延伸下去,来学习它的进阶题剑指 Offer 14- II. 剪绳子 II。
先看题目描述:
给你一根长度为 n 的绳子,请把绳子剪成整数长度的 m 段(m、n都是整数,n>1并且m>1),每段绳子的长度记为 k[0],k[1]...k[m - 1] 。请问 k[0]*k[1]*...*k[m - 1] 可能的最大乘积是多少?例如,当绳子的长度是8时,我们把它剪成长度分别为2、3、3的三段,此时得到的最大乘积是18。
答案需要取模 1e9+7(1000000007),如计算初始结果为:1000000008,请返回 1。
这道题目在 剑指 Offer 14- I. 剪绳子 的基础上增加了一个限制:需要取模操作。
理论上也是可以在 剑指 Offer 14- I. 剪绳子 基础上同样使用动态规划进行处理,代码只需要在昨天代码的基础上修改几行,先看代码:
import java.math.BigInteger;
class Solution {
public int cuttingRope(int n) {
// 长度为 1 的绳子没法剪了
if ( n <= 1 ) return 1;
// 用一个名为 dp 的数组来记录从 0 到 n 长度的绳子剪掉后的最大乘积
// 默认都是 0
BigInteger[] dp = new BigInteger[n + 1];
Arrays.fill(dp, BigInteger.valueOf(1));
// 由于绳子必须被剪,所以长度为 2 的绳子只有剪成 1 和 1 的两段,乘积结果为 1
// dp[2] = 1;
// 长度大于等于 3 的绳子才开始进入我们的讨论范围
// 从长度为 3 的绳子开始考虑,讨论它的最大乘积是多少,并不断的延伸绳子的长度
for(int i = 3; i < n + 1; i++){
// 对于长度为 i 的绳子,它可以分为两个区间 j 和 i - j
// j 的范围由 2 开始,因为剪长度为 1 的绳子无法扩大乘积的值
// j 的范围可以延伸至 i - 1
for(int j = 2; j < i; j++){
// 不剪总长度乘积为 j * ( i - j)
// 剪的话长度乘积为 j * dp[ i - j ]
// 取两者的最大值,即 Max ( j * ( i - j) , j * dp[ i - j] )
// 那么此时 dp[i] 的值取 i 不剪的值( dp[i]) 和剪的值 Math.max(j * (i - j), j * dp[i - j]) 这两者的最大值
// 比如一开始 i = 3 , j = 2
// dp[3] = Math.max( 0 ,Math.max ( 2 * 1, 2 * dp[1])
// = Math.max( 0 ,Math.max ( 2, 2))
// = 2
dp[i] = dp[i].max(BigInteger.valueOf(j * (i - j))).max(dp[i - j].multiply(BigInteger.valueOf(j)));
}
}
return dp[n].mod(BigInteger.valueOf(1000000007)).intValue();
}
}
如果将这个代码提交,虽然可以通过,但可以看出效率还是比较低的。

这道题目的最好解法是使用贪心算法。
核心点在于尽可能把绳子分成长度为 3 的小段,这样乘积最大。
这个结论可以通过数学来证明。具体证明容我后面补充。
依托于这个结论,可以这样设计思路。
代码如下:
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// https://www.algomooc.com
// 作者:程序员吴师兄
// 代码有看不懂的地方一定要私聊咨询吴师兄呀
class Solution {
public int cuttingRope(int n) {
// 1、当绳子长度为 2 时,由于只可能剪成长度为 1 的两段,所以最大乘积为 1
if( n == 2 ) return 1;
// 2、当绳子长度为 3 时,可以剪成长度为 1 和长度为 2 的两段,所以最大乘积为 2
if( n == 3 ) return 2;
// 注意 res 的类型
long res = 1;
// 当绳子长度大于了 4 时,总是尽可能的去尝试剪出更多的长度为 3 的绳子
// 那么操作就是每次循环绳子的操作,每次循环都将绳子长度 n 减去 3,乘积 res 乘以 3 再取模
// 直到绳子的长度为 1 、2 、3 这三种长度之间的任意一种
while(n > 4){
res = res * 3 % 1000000007;
n -= 3;
}
// 由于题目需要返回 int 型,所以强转一下
return (int) (res * n % 1000000007);
}
}
提交一下。

很好,击败了 100% 。
是不是感觉很简单,几分钟又掌握了一道算法题:)