题目描述(中等难度)
机器人从左上角走到右下角,只能向右或者向下走。输出总共有多少种走法。
解法一 递归
求 ( 0 , 0 ) 点到( m - 1 , n - 1) 点的走法。
(0,0)点到(m - 1 , n - 1) 点的走法等于(0,0)点右边的点 (1,0)到(m - 1 , n - 1)的走法加上(0,0)点下边的点(0,1)到(m - 1 , n - 1)的走法。
而左边的点(1,0)点到(m - 1 , n - 1) 点的走法等于(2,0) 点到(m - 1 , n - 1)的走法加上(1,1)点到(m - 1 , n - 1)的走法。
下边的点(0,1)点到(m - 1 , n - 1) 点的走法等于(1,1)点到(m - 1 , n - 1)的走法加上(0,2)点到(m - 1 , n - 1)的走法。
然后一直递归下去,直到 (m - 1 , n - 1) 点到(m - 1 , n - 1) ,返回 1。
时间复杂度:
空间复杂度:
遗憾的是,这个算法在 LeetCode 上超时了。我们可以优化下,问题出在当我们求点 (x,y)到(m - 1 , n - 1) 点的走法的时候,递归求了点 (x,y)点右边的点 (x + 1,0)到(m - 1 , n - 1)的走法和(x,y)下边的点(x,y + 1)到(m - 1 , n - 1)的走法。而没有考虑到(x + 1,0)到(m - 1 , n - 1)的走法和点(x,y + 1)到(m - 1 , n - 1)的走法是否是之前已经求过了。事实上,很多点求的时候后边的的点已经求过了,所以再进行递归是没有必要的。基于此,我们可以用 visited 保存已经求过的点。
时间复杂度:
空间复杂度:
解法二 动态规划
解法一是基于递归的,压栈浪费了很多时间。我们来分析一下,压栈的过程,然后我们其实完全可以省略压栈的过程,直接用迭代去实现。
如下图,如果是递归的话,根据上边的代码,从 (0,0)点向右压栈,向右压栈,到最右边后,就向下压栈,向下压栈,到最下边以后,就开始出栈。出栈过程就是橙色部分。
接下来两步同理,压栈,出栈。
我们现在要做的就是要省略压栈的过程,直接出栈。很明显可以做到的,只需要初始化最后一列为 1 ,然后 1 列,1 列的向前更新就可以了。有一些动态规划的思想了。
时间复杂度:O(m * n)。
空间复杂度:O(m)。
这里也有一个类似的想法。不过他是正向考虑的,和上边的想法刚好相反。如果把 dp [ i ] [ j ] 表示为从点 (0,0)到点 ( i,j)的走法。
上边解法公式就是 dp [ i ] [ j ] = dp [ i + 1 ] [ j ] + dp [ i ] [ j +1 ]。
的话就是 dp [ i ] [ j ] = dp [ i - 1 ] [ j ] + dp [ i ] [ j - 1 ]。就是用它左边的和上边的更新,可以结合下图。
这样的话,就是从左向右,从上到下一行一行更新(当前也可以一列一列更新)。
时间复杂度:O(m * n)。
空间复杂度:O(n)。
解法三 公式
我们用 R 表示向右,D 表示向下,然后把所有路线写出来,就会发现神奇的事情了。
R R R D D
R R D D R
R D R D R
……
从左上角,到右下角,总会是 3 个 R,2 个 D,只是出现的顺序不一样。所以求解法,本质上是求了组合数,N = m + n - 2,也就是总共走的步数。 k = m - 1,也就是向下的步数,D 的个数。所以总共的解就是
。
时间复杂度:O(m)。
空间复杂度:O(1)。
总
从递归,到递归改迭代,之前的题也都遇到过了,本质上就是省去压栈的过程。解法三的公式法,直接到问题的本质,很厉害。
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