https://leetcode.com/problems/race-car/description/

Your car starts at position 0 and speed +1 on an infinite number line.  (Your car can go into negative positions.)

Your car drives automatically according to a sequence of instructions A (accelerate) and R (reverse).

When you get an instruction "A", your car does the following: position += speed, speed *= 2.

When you get an instruction "R", your car does the following: if your speed is positive then speed = -1 , otherwise speed = 1.  (Your position stays the same.)

For example, after commands "AAR", your car goes to positions 0->1->3->3, and your speed goes to 1->2->4->-1.

Now for some target position, say the length of the shortest sequence of instructions to get there.

Example 1:
Input:
target = 3
Output: 2
Explanation:
The shortest instruction sequence is "AA".
Your position goes from 0->1->3.
Example 2:
Input:
target = 6
Output: 5
Explanation:
The shortest instruction sequence is "AAARA".
Your position goes from 0->1->3->7->7->6. 1 <= target <= 10000.

思路

解析:https://leetcode.com/problems/race-car/discuss/124326/Summary-of-the-BFS-and-DP-solutions-with-intuitive-explanation

想到了用BFS来遍历所有可能的组合,但是存储空间超时,需要剔除掉重复计算的部分。还有一种解法则是万能的dp。

BFS

主要优化是两个,一是记录每层遍历中的position和speed,这个构成一个状态,如果已经访问过则不加入队列中,还有一个是 0 < nxt[0] && nxt[0] < (target << 1)。这个不是很明白,网友给的解释如下:

There are cases when it is desirable to go past the target and then come back. For example, target = 6, we could go 0 --> 1 --> 3 --> 7 --> 7 --> 6, which takes 5 instructions (AAARA). If you reverse before passing the target, it takes more than 5 instructions to get to the target. That said, we don't want to go too far past the target. The rule of thumb (I have not proved it rigorously though) is that we stay within some limit from the target, and this limit is set by the initial distance from the target, which is target. So from the point of view of the target, we want the car to stay in the range [0, 2 * target]. This is the primary optimization for the BFS solution.

public int racecar(int target) {
Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(new int[] {0, 1}); // starts from position 0 with speed 1 Set<String> visited = new HashSet<>();
visited.add(0 + " " + 1); for (int level = 0; !queue.isEmpty(); level++) {
for(int k = queue.size(); k > 0; k--) {
int[] cur = queue.poll(); // cur[0] is position; cur[1] is speed if (cur[0] == target) {
return level;
} int[] nxt = new int[] {cur[0] + cur[1], cur[1] << 1}; // accelerate instruction
String key = (nxt[0] + " " + nxt[1]); if (!visited.contains(key) && 0 < nxt[0] && nxt[0] < (target << 1)) {
queue.offer(nxt);
visited.add(key);
} nxt = new int[] {cur[0], cur[1] > 0 ? -1 : 1}; // reverse instruction
key = (nxt[0] + " " + nxt[1]); if (!visited.contains(key) && 0 < nxt[0] && nxt[0] < (target << 1)) {
queue.offer(nxt);
visited.add(key);
}
}
} return -1;
}

DP

dp的难点在于如何建立相应的dp模型,即能准确描述问题,又能方便找到递推公式。

参考:https://blog.csdn.net/magicbean2/article/details/80333734

采用动态规划的思路,定义dp[target]表示行驶长度为target的距离所需要的最小指示个数。看了半天dp解析,还是看不明白在说什么,最终找到了这个比较容易的解释:

https://leetcode.com/problems/race-car/discuss/123834/C++JavaPython-DP-solution

首先对于target,我们肯定能找到一个正整数 n 使得2 ^ (n - 1) <= target < 2 ^ n,即n是target的二进制形式的数字长度,比如对于4,那么其二进制是100,那么n=3。我们有如下连个策略:

1. Go pass our target , stop and turn back
We take n instructions of A.
1 + 2 + 4 + ... + 2 ^ (n-1) = 2 ^ n - 1
Then we turn back by one R instruction.
In the end, we get closer by n + 1 instructions.

2. Go as far as possible before pass target, stop and turn back
We take n - 1 instruction of A and one R.
Then we take m instructions of A, where m < n

    int[] dp = new int[10001];
public int racecar(int t) {
if (dp[t] > 0) return dp[t]; // 如果dp[t]已计算过则直接返回
int n = (int)(Math.log(t) / Math.log(2)) + 1;
if (1 << n == t + 1) dp[t] = n; // 1<<n-1=t 表示一路狂奔A就能到达target
else {
dp[t] = racecar((1 << n) - 1 - t) + n + 1; // 狂奔A到第一次冲过target,然后R,然后剩下的距离作为子问题递归求解
for (int m = 0; m < n - 1; ++m)
dp[t] = Math.min(dp[t], racecar(t - (1 << (n - 1)) + (1 << m)) + n + m + 1); // 标记1
}
return dp[t];
}

个人理解标记1处的计算是这样的,首先是 n-1 个A到达 2 ^ (n - 1) <= target < 2 ^ n 中前面的2 ^ (n - 1)位置,然后R,停在当前位置。然后注意现在是反向的,也就是向左,那么我们可以通过 0<=m<n-1 来遍历递归计算所有的可能,比如说m=0,那么

dp[t] = Math.min(dp[t], racecar(t - (1 << (n - 1)) + (1 << m)) + n + m + 1);  

就变成了

Math.min(dp[t], racecar(t - (1 << (n - 1))) + n + 1)

其中 racecar(t - (1 << (n - 1))) 求解的是距离为 t - (1 << (n - 1)) 时的最优解,是个子问题。当我们走到2 ^ (n - 1)位置时,这样的子问题有很多个,遍历递归求这些子问题。

它这里遍历是逐步扩展左边来计算的,即会在2 ^ (n - 1)位置位置往左走m个A,其中m<n-1。

这里加上 n+1 是因为走了 n-1 个 A ,然后是1个 R。 往回走m个A时,还要一次R将方向置回。

只有在R之后才能作为相同性质的子问题处理,因为会重置speed为1,只不过这里要注意方向性。

LeetCode818. Race Car的更多相关文章

  1. [Swift]LeetCode818. 赛车 | Race Car

    Your car starts at position 0 and speed +1 on an infinite number line.  (Your car can go into negati ...

  2. Promise.race

    [Promise.race] 返回最先完成的promise var p1 = new Promise(function(resolve, reject) { setTimeout(resolve, 5 ...

  3. golang中的race检测

    golang中的race检测 由于golang中的go是非常方便的,加上函数又非常容易隐藏go. 所以很多时候,当我们写出一个程序的时候,我们并不知道这个程序在并发情况下会不会出现什么问题. 所以在本 ...

  4. 【BZOJ-2599】Race 点分治

    2599: [IOI2011]Race Time Limit: 70 Sec  Memory Limit: 128 MBSubmit: 2590  Solved: 769[Submit][Status ...

  5. hdu 4123 Bob’s Race 树的直径+rmq+尺取

    Bob’s Race Time Limit: 5000/2000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 32768/32768 K (Java/Others) Probl ...

  6. Codeforces Round #131 (Div. 2) E. Relay Race dp

    题目链接: http://codeforces.com/problemset/problem/214/E Relay Race time limit per test4 secondsmemory l ...

  7. 【多线程同步案例】Race Condition引起的性能问题

    Race Condition(也叫做资源竞争),是多线程编程中比较头疼的问题.特别是Java多线程模型当中,经常会因为多个线程同时访问相同的共享数据,而造成数据的不一致性.为了解决这个问题,通常来说需 ...

  8. Codeforces Round #328 (Div. 2) C. The Big Race 数学.lcm

    C. The Big Race Time Limit: 20 Sec Memory Limit: 256 MB 题目连接 http://codeforces.com/contest/592/probl ...

  9. HDU 4123 Bob’s Race 树的直径 RMQ

    Bob’s Race Time Limit: 20 Sec Memory Limit: 256 MB 题目连接 http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=41 ...

随机推荐

  1. 20135239 益西拉姆 linux内核分析 跟踪分析Linux内核的启动过程

    回顾 1.中断上下文的切换——保存现场&恢复现场 本节主要课程内容 Linux内核源代码简介 1.打开内核源代码页面 arch/目录:支持不同CPU的源代码:其中的X86是重点 init/目录 ...

  2. 使用expect实现自动登录的脚本

    使用expect实现自动登录的脚本,网上有很多,可是都没有一个明白的说明,初学者一般都是照抄.收藏.可是为什么要这么写却不知其然.本文用一个最短的例子说明脚本的原理. 脚本代码如下: ######## ...

  3. mysql数据库----下载安装、操作

    一.mysql概述 1.什么是数据库 ? 答:数据的仓库,如:在ATM的示例中我们创建了一个 db 目录,称其为数据库 2.什么是 MySQL.Oracle.SQLite.Access.MS SQL ...

  4. 【生成树,堆】【CF1095F】 Make It Connected

    Description 给定 \(n\) 个点,每个点有点权,连结两个点花费的代价为两点的点权和.另外有 \(m\) 条特殊边,参数为 \(x,y,z\).意为如果你选择这条边,就可以花费 \(z\) ...

  5. mysql5.7中root密码忘记后修改密码

    一.更改my.cnf配置文件 1.用命令编辑/etc/my.cnf配置文件,即:vim /etc/my.cnf 或者 vi /etc/my.cnf 2.在[mysqld]下添加skip-grant-t ...

  6. cmd编译java程序出现:找不到或无法加载主类的原因以及解决办法 以及 给java的main方法传递args参数

    原因: 1.java源程序中没有主类main方法. 2.java源程序中包含有eclipse等IDE工具生成的package包. 解决办法(对应以上的原因): 1.运行含有main的类 2.将java ...

  7. extjs6需要引入文件

    <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8&quo ...

  8. vim如何粘贴

    刚开始vim的学习之旅,在进行粘贴操作时遇到了麻烦. 教程上粘贴的命令是p,但我发现该命令只适用于从vim到vim的复制(p未必就仅仅局限于此,但我目前所了解到的情况如此),当我从网上复制了一段代码想 ...

  9. ④ 设计模式的艺术-10.装饰(Decorator)模式

    职责 装饰模式是在不必改变原类文件和使用继承的情况下,动态的扩展一个对象的功能.它是通过创建一个包装对象,也就是装饰来包裹真实的对象. 装饰模式是一种用于代替继承的技术,无需通过继承增加子类就能扩展对 ...

  10. 51nod1110 距离之和最小 V3

    基准时间限制:1 秒 空间限制:131072 KB 分值: 40  X轴上有N个点,每个点除了包括一个位置数据X[i],还包括一个权值W[i].该点到其他点的带权距离 = 实际距离 * 权值.求X轴上 ...