题目:
一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 (起始点在下图中标记为 “Start” )。
机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角(在下图中标记为 “Finish” )。
问总共有多少条不同的路径?
示例 1:
输入:m = 3, n = 7
输出:28
示例 2:
输入:m = 3, n = 2
输出:3
解释:
从左上角开始,总共有 3 条路径可以到达右下角。
- 向右 -> 向下 -> 向下
- 向下 -> 向下 -> 向右
- 向下 -> 向右 -> 向下
示例 3:
输入:m = 7, n = 3
输出:28
示例 4:
输入:m = 3, n = 3
输出:6
提示:
1 <= m, n <= 100
题目数据保证答案小于等于 2 * 109
思路:
刚看到这道题第一时间想不到这跟动态规划有什么关系,这不是图的深搜吗?
但大家试过之后就会发图的深搜会超时。
动态规划:
机器人从(0 , 0) 位置出发,到(m - 1, n - 1)终点。
按照动规五部曲来分析:
- 确定dp数组,以及下标的含义
这里要明确dp数组的含义,定义dp数组是为了找到不同路径,
dp[i][j] :表示从(0 ,0)出发,到(i, j) 有dp[i][j]条不同的路径。
- 确定递推公式
这道题的递归公式不像之前的题一下就能看出来,
想要求dp[i][j],只能有两个方向来推导出来,即dp[i - 1][j] 和 dp[i][j - 1]。
此时在回顾一下 dp[i - 1][j] 表示啥,是从(0, 0)的位置到(i - 1, j)有几条路径,dp[i][j - 1]同理。
那么很自然,dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1],因为dp[i][j]只有这两个方向过来。
可能有人会疑惑 dp[i - 1][j] 向下走一步就到dp[i][j],dp[i][j - 1]向右走一步就到dp[i][j],那为什么dp[i][j] 不等于 dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1] + 1 + 1 呢?这里要明白dp数组的含义,这里dp数组求的是路径而不是步数,你走一步路径数并没有发生变化。
- dp数组的初始化
如何初始化呢,首先dp[i][0]一定都是1,因为从(0, 0)的位置到(i, 0)的路径只有一条,那么dp[0][j]也同理。
- 确定遍历顺序
这里要看一下递推公式dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1],dp[i][j]都是从其上方和左方推导而来,那么从左到右一层一层遍历就可以了。
这样就可以保证推导dp[i][j]的时候,dp[i - 1][j] 和 dp[i][j - 1]一定是有数值的。
- 举例推导dp数组
如图所示:
这里要说明一下dp数组的日志打印,如果你提交不通过,你可以直接输出dp数组,看看你是哪一步出现问题,然后对症下药。
定义二维数组
写过很多要定义二维数组的题了,但依然是一写就忘,这里稍微说一下python中二维数组的定义,
方法一:
dp = [[0] * n for _ in range(m)]
方法二(跟一其实是一个东西):
dp = [[0 for i in range(n)] for j in range(m)]
方法三(NumPy库):
import numpy as np
# 创建一个n×m的二维数组,初始值为0 np.ones((n, m)) 初始值为1
array = np.zeros((n, m))
完整代码:
class Solution:
def uniquePaths(self, m: int, n: int) -> int:
# 创建一个二维列表用于存储唯一路径数
dp = [[0] * n for _ in range(m)]
# 设置第一行和第一列的基本情况
for i in range(m):
dp[i][0] = 1
for j in range(n):
dp[0][j] = 1
# 计算每个单元格的唯一路径数
for i in range(1, m):
for j in range(1, n):
dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1]
# 返回右下角单元格的唯一路径数
return dp[m - 1][n - 1]
复杂度分析:
- 时间复杂度:O(m × n)
- 空间复杂度:O(m × n)
PS:
做完本题可以接着做力扣:63. 不同路径 II,完全一样的思路。
详细见:力扣:63. 不同路径 II(动态规划)