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feat: Traditional Chinese version (#1163)
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This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,44 @@
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/**
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* File: climbing_stairs_backtrack.java
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* Created Time: 2023-06-30
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* Author: krahets (krahets@163.com)
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*/
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package chapter_dynamic_programming;
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import java.util.*;
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public class climbing_stairs_backtrack {
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/* 回溯 */
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public static void backtrack(List<Integer> choices, int state, int n, List<Integer> res) {
|
||||
// 當爬到第 n 階時,方案數量加 1
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||||
if (state == n)
|
||||
res.set(0, res.get(0) + 1);
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||||
// 走訪所有選擇
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||||
for (Integer choice : choices) {
|
||||
// 剪枝:不允許越過第 n 階
|
||||
if (state + choice > n)
|
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continue;
|
||||
// 嘗試:做出選擇,更新狀態
|
||||
backtrack(choices, state + choice, n, res);
|
||||
// 回退
|
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}
|
||||
}
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||||
/* 爬樓梯:回溯 */
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public static int climbingStairsBacktrack(int n) {
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||||
List<Integer> choices = Arrays.asList(1, 2); // 可選擇向上爬 1 階或 2 階
|
||||
int state = 0; // 從第 0 階開始爬
|
||||
List<Integer> res = new ArrayList<>();
|
||||
res.add(0); // 使用 res[0] 記錄方案數量
|
||||
backtrack(choices, state, n, res);
|
||||
return res.get(0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsBacktrack(n);
|
||||
System.out.println(String.format("爬 %d 階樓梯共有 %d 種方案", n, res));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,36 @@
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||||
/**
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||||
* File: climbing_stairs_constraint_dp.java
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* Created Time: 2023-07-01
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||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
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*/
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||||
package chapter_dynamic_programming;
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public class climbing_stairs_constraint_dp {
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||||
/* 帶約束爬樓梯:動態規劃 */
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||||
static int climbingStairsConstraintDP(int n) {
|
||||
if (n == 1 || n == 2) {
|
||||
return 1;
|
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}
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||||
// 初始化 dp 表,用於儲存子問題的解
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||||
int[][] dp = new int[n + 1][3];
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||||
// 初始狀態:預設最小子問題的解
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||||
dp[1][1] = 1;
|
||||
dp[1][2] = 0;
|
||||
dp[2][1] = 0;
|
||||
dp[2][2] = 1;
|
||||
// 狀態轉移:從較小子問題逐步求解較大子問題
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][1] = dp[i - 1][2];
|
||||
dp[i][2] = dp[i - 2][1] + dp[i - 2][2];
|
||||
}
|
||||
return dp[n][1] + dp[n][2];
|
||||
}
|
||||
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||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsConstraintDP(n);
|
||||
System.out.println(String.format("爬 %d 階樓梯共有 %d 種方案", n, res));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,31 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: climbing_stairs_dfs.java
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||||
* Created Time: 2023-06-30
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
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||||
*/
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||||
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||||
package chapter_dynamic_programming;
|
||||
|
||||
public class climbing_stairs_dfs {
|
||||
/* 搜尋 */
|
||||
public static int dfs(int i) {
|
||||
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
|
||||
if (i == 1 || i == 2)
|
||||
return i;
|
||||
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
int count = dfs(i - 1) + dfs(i - 2);
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 爬樓梯:搜尋 */
|
||||
public static int climbingStairsDFS(int n) {
|
||||
return dfs(n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsDFS(n);
|
||||
System.out.println(String.format("爬 %d 階樓梯共有 %d 種方案", n, res));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,41 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: climbing_stairs_dfs_mem.java
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||||
* Created Time: 2023-06-30
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
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||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_dynamic_programming;
|
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|
||||
import java.util.Arrays;
|
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|
||||
public class climbing_stairs_dfs_mem {
|
||||
/* 記憶化搜尋 */
|
||||
public static int dfs(int i, int[] mem) {
|
||||
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
|
||||
if (i == 1 || i == 2)
|
||||
return i;
|
||||
// 若存在記錄 dp[i] ,則直接返回之
|
||||
if (mem[i] != -1)
|
||||
return mem[i];
|
||||
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
int count = dfs(i - 1, mem) + dfs(i - 2, mem);
|
||||
// 記錄 dp[i]
|
||||
mem[i] = count;
|
||||
return count;
|
||||
}
|
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|
||||
/* 爬樓梯:記憶化搜尋 */
|
||||
public static int climbingStairsDFSMem(int n) {
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||||
// mem[i] 記錄爬到第 i 階的方案總數,-1 代表無記錄
|
||||
int[] mem = new int[n + 1];
|
||||
Arrays.fill(mem, -1);
|
||||
return dfs(n, mem);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsDFSMem(n);
|
||||
System.out.println(String.format("爬 %d 階樓梯共有 %d 種方案", n, res));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,48 @@
|
||||
/**
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||||
* File: climbing_stairs_dp.java
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* Created Time: 2023-06-30
|
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* Author: krahets (krahets@163.com)
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*/
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package chapter_dynamic_programming;
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||||
public class climbing_stairs_dp {
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||||
/* 爬樓梯:動態規劃 */
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||||
public static int climbingStairsDP(int n) {
|
||||
if (n == 1 || n == 2)
|
||||
return n;
|
||||
// 初始化 dp 表,用於儲存子問題的解
|
||||
int[] dp = new int[n + 1];
|
||||
// 初始狀態:預設最小子問題的解
|
||||
dp[1] = 1;
|
||||
dp[2] = 2;
|
||||
// 狀態轉移:從較小子問題逐步求解較大子問題
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 爬樓梯:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
public static int climbingStairsDPComp(int n) {
|
||||
if (n == 1 || n == 2)
|
||||
return n;
|
||||
int a = 1, b = 2;
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
int tmp = b;
|
||||
b = a + b;
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsDP(n);
|
||||
System.out.println(String.format("爬 %d 階樓梯共有 %d 種方案", n, res));
|
||||
|
||||
res = climbingStairsDPComp(n);
|
||||
System.out.println(String.format("爬 %d 階樓梯共有 %d 種方案", n, res));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,72 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change.java
|
||||
* Created Time: 2023-07-11
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
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*/
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||||
package chapter_dynamic_programming;
|
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|
||||
import java.util.Arrays;
|
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||||
public class coin_change {
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||||
/* 零錢兌換:動態規劃 */
|
||||
static int coinChangeDP(int[] coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
int MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[][] dp = new int[n + 1][amt + 1];
|
||||
// 狀態轉移:首行首列
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
dp[0][a] = MAX;
|
||||
}
|
||||
// 狀態轉移:其餘行和列
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超過目標金額,則不選硬幣 i
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不選和選硬幣 i 這兩種方案的較小值
|
||||
dp[i][a] = Math.min(dp[i - 1][a], dp[i][a - coins[i - 1]] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][amt] != MAX ? dp[n][amt] : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 零錢兌換:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
static int coinChangeDPComp(int[] coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
int MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[] dp = new int[amt + 1];
|
||||
Arrays.fill(dp, MAX);
|
||||
dp[0] = 0;
|
||||
// 狀態轉移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超過目標金額,則不選硬幣 i
|
||||
dp[a] = dp[a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不選和選硬幣 i 這兩種方案的較小值
|
||||
dp[a] = Math.min(dp[a], dp[a - coins[i - 1]] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[amt] != MAX ? dp[amt] : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int[] coins = { 1, 2, 5 };
|
||||
int amt = 4;
|
||||
|
||||
// 動態規劃
|
||||
int res = coinChangeDP(coins, amt);
|
||||
System.out.println("湊到目標金額所需的最少硬幣數量為 " + res);
|
||||
|
||||
// 空間最佳化後的動態規劃
|
||||
res = coinChangeDPComp(coins, amt);
|
||||
System.out.println("湊到目標金額所需的最少硬幣數量為 " + res);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,67 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change_ii.java
|
||||
* Created Time: 2023-07-11
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_dynamic_programming;
|
||||
|
||||
public class coin_change_ii {
|
||||
/* 零錢兌換 II:動態規劃 */
|
||||
static int coinChangeIIDP(int[] coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[][] dp = new int[n + 1][amt + 1];
|
||||
// 初始化首列
|
||||
for (int i = 0; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = 1;
|
||||
}
|
||||
// 狀態轉移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超過目標金額,則不選硬幣 i
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不選和選硬幣 i 這兩種方案之和
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a] + dp[i][a - coins[i - 1]];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][amt];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 零錢兌換 II:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
static int coinChangeIIDPComp(int[] coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[] dp = new int[amt + 1];
|
||||
dp[0] = 1;
|
||||
// 狀態轉移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超過目標金額,則不選硬幣 i
|
||||
dp[a] = dp[a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不選和選硬幣 i 這兩種方案之和
|
||||
dp[a] = dp[a] + dp[a - coins[i - 1]];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[amt];
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int[] coins = { 1, 2, 5 };
|
||||
int amt = 5;
|
||||
|
||||
// 動態規劃
|
||||
int res = coinChangeIIDP(coins, amt);
|
||||
System.out.println("湊出目標金額的硬幣組合數量為 " + res);
|
||||
|
||||
// 空間最佳化後的動態規劃
|
||||
res = coinChangeIIDPComp(coins, amt);
|
||||
System.out.println("湊出目標金額的硬幣組合數量為 " + res);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,139 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: edit_distance.java
|
||||
* Created Time: 2023-07-13
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_dynamic_programming;
|
||||
|
||||
import java.util.Arrays;
|
||||
|
||||
public class edit_distance {
|
||||
/* 編輯距離:暴力搜尋 */
|
||||
static int editDistanceDFS(String s, String t, int i, int j) {
|
||||
// 若 s 和 t 都為空,則返回 0
|
||||
if (i == 0 && j == 0)
|
||||
return 0;
|
||||
// 若 s 為空,則返回 t 長度
|
||||
if (i == 0)
|
||||
return j;
|
||||
// 若 t 為空,則返回 s 長度
|
||||
if (j == 0)
|
||||
return i;
|
||||
// 若兩字元相等,則直接跳過此兩字元
|
||||
if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1))
|
||||
return editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
// 最少編輯步數 = 插入、刪除、替換這三種操作的最少編輯步數 + 1
|
||||
int insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
|
||||
int delete = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
|
||||
int replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
// 返回最少編輯步數
|
||||
return Math.min(Math.min(insert, delete), replace) + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 編輯距離:記憶化搜尋 */
|
||||
static int editDistanceDFSMem(String s, String t, int[][] mem, int i, int j) {
|
||||
// 若 s 和 t 都為空,則返回 0
|
||||
if (i == 0 && j == 0)
|
||||
return 0;
|
||||
// 若 s 為空,則返回 t 長度
|
||||
if (i == 0)
|
||||
return j;
|
||||
// 若 t 為空,則返回 s 長度
|
||||
if (j == 0)
|
||||
return i;
|
||||
// 若已有記錄,則直接返回之
|
||||
if (mem[i][j] != -1)
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
// 若兩字元相等,則直接跳過此兩字元
|
||||
if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1))
|
||||
return editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
// 最少編輯步數 = 插入、刪除、替換這三種操作的最少編輯步數 + 1
|
||||
int insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
|
||||
int delete = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
|
||||
int replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
// 記錄並返回最少編輯步數
|
||||
mem[i][j] = Math.min(Math.min(insert, delete), replace) + 1;
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 編輯距離:動態規劃 */
|
||||
static int editDistanceDP(String s, String t) {
|
||||
int n = s.length(), m = t.length();
|
||||
int[][] dp = new int[n + 1][m + 1];
|
||||
// 狀態轉移:首行首列
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = i;
|
||||
}
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 狀態轉移:其餘行和列
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1)) {
|
||||
// 若兩字元相等,則直接跳過此兩字元
|
||||
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
|
||||
} else {
|
||||
// 最少編輯步數 = 插入、刪除、替換這三種操作的最少編輯步數 + 1
|
||||
dp[i][j] = Math.min(Math.min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]), dp[i - 1][j - 1]) + 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][m];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 編輯距離:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
static int editDistanceDPComp(String s, String t) {
|
||||
int n = s.length(), m = t.length();
|
||||
int[] dp = new int[m + 1];
|
||||
// 狀態轉移:首行
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 狀態轉移:其餘行
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 狀態轉移:首列
|
||||
int leftup = dp[0]; // 暫存 dp[i-1, j-1]
|
||||
dp[0] = i;
|
||||
// 狀態轉移:其餘列
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
int temp = dp[j];
|
||||
if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1)) {
|
||||
// 若兩字元相等,則直接跳過此兩字元
|
||||
dp[j] = leftup;
|
||||
} else {
|
||||
// 最少編輯步數 = 插入、刪除、替換這三種操作的最少編輯步數 + 1
|
||||
dp[j] = Math.min(Math.min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1;
|
||||
}
|
||||
leftup = temp; // 更新為下一輪的 dp[i-1, j-1]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m];
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
String s = "bag";
|
||||
String t = "pack";
|
||||
int n = s.length(), m = t.length();
|
||||
|
||||
// 暴力搜尋
|
||||
int res = editDistanceDFS(s, t, n, m);
|
||||
System.out.println("將 " + s + " 更改為 " + t + " 最少需要編輯 " + res + " 步");
|
||||
|
||||
// 記憶化搜尋
|
||||
int[][] mem = new int[n + 1][m + 1];
|
||||
for (int[] row : mem)
|
||||
Arrays.fill(row, -1);
|
||||
res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
|
||||
System.out.println("將 " + s + " 更改為 " + t + " 最少需要編輯 " + res + " 步");
|
||||
|
||||
// 動態規劃
|
||||
res = editDistanceDP(s, t);
|
||||
System.out.println("將 " + s + " 更改為 " + t + " 最少需要編輯 " + res + " 步");
|
||||
|
||||
// 空間最佳化後的動態規劃
|
||||
res = editDistanceDPComp(s, t);
|
||||
System.out.println("將 " + s + " 更改為 " + t + " 最少需要編輯 " + res + " 步");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
116
zh-hant/codes/java/chapter_dynamic_programming/knapsack.java
Normal file
116
zh-hant/codes/java/chapter_dynamic_programming/knapsack.java
Normal file
@@ -0,0 +1,116 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: knapsack.java
|
||||
* Created Time: 2023-07-10
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_dynamic_programming;
|
||||
|
||||
import java.util.Arrays;
|
||||
|
||||
public class knapsack {
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:暴力搜尋 */
|
||||
static int knapsackDFS(int[] wgt, int[] val, int i, int c) {
|
||||
// 若已選完所有物品或背包無剩餘容量,則返回價值 0
|
||||
if (i == 0 || c == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// 若超過背包容量,則只能選擇不放入背包
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
return knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
}
|
||||
// 計算不放入和放入物品 i 的最大價值
|
||||
int no = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
int yes = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c - wgt[i - 1]) + val[i - 1];
|
||||
// 返回兩種方案中價值更大的那一個
|
||||
return Math.max(no, yes);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:記憶化搜尋 */
|
||||
static int knapsackDFSMem(int[] wgt, int[] val, int[][] mem, int i, int c) {
|
||||
// 若已選完所有物品或背包無剩餘容量,則返回價值 0
|
||||
if (i == 0 || c == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// 若已有記錄,則直接返回
|
||||
if (mem[i][c] != -1) {
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
// 若超過背包容量,則只能選擇不放入背包
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
return knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
}
|
||||
// 計算不放入和放入物品 i 的最大價值
|
||||
int no = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
int yes = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c - wgt[i - 1]) + val[i - 1];
|
||||
// 記錄並返回兩種方案中價值更大的那一個
|
||||
mem[i][c] = Math.max(no, yes);
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:動態規劃 */
|
||||
static int knapsackDP(int[] wgt, int[] val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[][] dp = new int[n + 1][cap + 1];
|
||||
// 狀態轉移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// 若超過背包容量,則不選物品 i
|
||||
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
|
||||
} else {
|
||||
// 不選和選物品 i 這兩種方案的較大值
|
||||
dp[i][c] = Math.max(dp[i - 1][c], dp[i - 1][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
static int knapsackDPComp(int[] wgt, int[] val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[] dp = new int[cap + 1];
|
||||
// 狀態轉移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 倒序走訪
|
||||
for (int c = cap; c >= 1; c--) {
|
||||
if (wgt[i - 1] <= c) {
|
||||
// 不選和選物品 i 這兩種方案的較大值
|
||||
dp[c] = Math.max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int[] wgt = { 10, 20, 30, 40, 50 };
|
||||
int[] val = { 50, 120, 150, 210, 240 };
|
||||
int cap = 50;
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜尋
|
||||
int res = knapsackDFS(wgt, val, n, cap);
|
||||
System.out.println("不超過背包容量的最大物品價值為 " + res);
|
||||
|
||||
// 記憶化搜尋
|
||||
int[][] mem = new int[n + 1][cap + 1];
|
||||
for (int[] row : mem) {
|
||||
Arrays.fill(row, -1);
|
||||
}
|
||||
res = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, n, cap);
|
||||
System.out.println("不超過背包容量的最大物品價值為 " + res);
|
||||
|
||||
// 動態規劃
|
||||
res = knapsackDP(wgt, val, cap);
|
||||
System.out.println("不超過背包容量的最大物品價值為 " + res);
|
||||
|
||||
// 空間最佳化後的動態規劃
|
||||
res = knapsackDPComp(wgt, val, cap);
|
||||
System.out.println("不超過背包容量的最大物品價值為 " + res);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,53 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_cost_climbing_stairs_dp.java
|
||||
* Created Time: 2023-06-30
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_dynamic_programming;
|
||||
|
||||
import java.util.Arrays;
|
||||
|
||||
public class min_cost_climbing_stairs_dp {
|
||||
/* 爬樓梯最小代價:動態規劃 */
|
||||
public static int minCostClimbingStairsDP(int[] cost) {
|
||||
int n = cost.length - 1;
|
||||
if (n == 1 || n == 2)
|
||||
return cost[n];
|
||||
// 初始化 dp 表,用於儲存子問題的解
|
||||
int[] dp = new int[n + 1];
|
||||
// 初始狀態:預設最小子問題的解
|
||||
dp[1] = cost[1];
|
||||
dp[2] = cost[2];
|
||||
// 狀態轉移:從較小子問題逐步求解較大子問題
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i] = Math.min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 爬樓梯最小代價:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
public static int minCostClimbingStairsDPComp(int[] cost) {
|
||||
int n = cost.length - 1;
|
||||
if (n == 1 || n == 2)
|
||||
return cost[n];
|
||||
int a = cost[1], b = cost[2];
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
int tmp = b;
|
||||
b = Math.min(a, tmp) + cost[i];
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int[] cost = { 0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1 };
|
||||
System.out.println(String.format("輸入樓梯的代價串列為 %s", Arrays.toString(cost)));
|
||||
|
||||
int res = minCostClimbingStairsDP(cost);
|
||||
System.out.println(String.format("爬完樓梯的最低代價為 %d", res));
|
||||
|
||||
res = minCostClimbingStairsDPComp(cost);
|
||||
System.out.println(String.format("爬完樓梯的最低代價為 %d", res));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
125
zh-hant/codes/java/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.java
Normal file
125
zh-hant/codes/java/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.java
Normal file
@@ -0,0 +1,125 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_path_sum.java
|
||||
* Created Time: 2023-07-10
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_dynamic_programming;
|
||||
|
||||
import java.util.Arrays;
|
||||
|
||||
public class min_path_sum {
|
||||
/* 最小路徑和:暴力搜尋 */
|
||||
static int minPathSumDFS(int[][] grid, int i, int j) {
|
||||
// 若為左上角單元格,則終止搜尋
|
||||
if (i == 0 && j == 0) {
|
||||
return grid[0][0];
|
||||
}
|
||||
// 若行列索引越界,則返回 +∞ 代價
|
||||
if (i < 0 || j < 0) {
|
||||
return Integer.MAX_VALUE;
|
||||
}
|
||||
// 計算從左上角到 (i-1, j) 和 (i, j-1) 的最小路徑代價
|
||||
int up = minPathSumDFS(grid, i - 1, j);
|
||||
int left = minPathSumDFS(grid, i, j - 1);
|
||||
// 返回從左上角到 (i, j) 的最小路徑代價
|
||||
return Math.min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路徑和:記憶化搜尋 */
|
||||
static int minPathSumDFSMem(int[][] grid, int[][] mem, int i, int j) {
|
||||
// 若為左上角單元格,則終止搜尋
|
||||
if (i == 0 && j == 0) {
|
||||
return grid[0][0];
|
||||
}
|
||||
// 若行列索引越界,則返回 +∞ 代價
|
||||
if (i < 0 || j < 0) {
|
||||
return Integer.MAX_VALUE;
|
||||
}
|
||||
// 若已有記錄,則直接返回
|
||||
if (mem[i][j] != -1) {
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
// 左邊和上邊單元格的最小路徑代價
|
||||
int up = minPathSumDFSMem(grid, mem, i - 1, j);
|
||||
int left = minPathSumDFSMem(grid, mem, i, j - 1);
|
||||
// 記錄並返回左上角到 (i, j) 的最小路徑代價
|
||||
mem[i][j] = Math.min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路徑和:動態規劃 */
|
||||
static int minPathSumDP(int[][] grid) {
|
||||
int n = grid.length, m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[][] dp = new int[n][m];
|
||||
dp[0][0] = grid[0][0];
|
||||
// 狀態轉移:首行
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 狀態轉移:首列
|
||||
for (int i = 1; i < n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0];
|
||||
}
|
||||
// 狀態轉移:其餘行和列
|
||||
for (int i = 1; i < n; i++) {
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[i][j] = Math.min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n - 1][m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路徑和:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
static int minPathSumDPComp(int[][] grid) {
|
||||
int n = grid.length, m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[] dp = new int[m];
|
||||
// 狀態轉移:首行
|
||||
dp[0] = grid[0][0];
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = dp[j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 狀態轉移:其餘行
|
||||
for (int i = 1; i < n; i++) {
|
||||
// 狀態轉移:首列
|
||||
dp[0] = dp[0] + grid[i][0];
|
||||
// 狀態轉移:其餘列
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = Math.min(dp[j - 1], dp[j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int[][] grid = {
|
||||
{ 1, 3, 1, 5 },
|
||||
{ 2, 2, 4, 2 },
|
||||
{ 5, 3, 2, 1 },
|
||||
{ 4, 3, 5, 2 }
|
||||
};
|
||||
int n = grid.length, m = grid[0].length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜尋
|
||||
int res = minPathSumDFS(grid, n - 1, m - 1);
|
||||
System.out.println("從左上角到右下角的最小路徑和為 " + res);
|
||||
|
||||
// 記憶化搜尋
|
||||
int[][] mem = new int[n][m];
|
||||
for (int[] row : mem) {
|
||||
Arrays.fill(row, -1);
|
||||
}
|
||||
res = minPathSumDFSMem(grid, mem, n - 1, m - 1);
|
||||
System.out.println("從左上角到右下角的最小路徑和為 " + res);
|
||||
|
||||
// 動態規劃
|
||||
res = minPathSumDP(grid);
|
||||
System.out.println("從左上角到右下角的最小路徑和為 " + res);
|
||||
|
||||
// 空間最佳化後的動態規劃
|
||||
res = minPathSumDPComp(grid);
|
||||
System.out.println("從左上角到右下角的最小路徑和為 " + res);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,63 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: unbounded_knapsack.java
|
||||
* Created Time: 2023-07-11
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_dynamic_programming;
|
||||
|
||||
public class unbounded_knapsack {
|
||||
/* 完全背包:動態規劃 */
|
||||
static int unboundedKnapsackDP(int[] wgt, int[] val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[][] dp = new int[n + 1][cap + 1];
|
||||
// 狀態轉移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// 若超過背包容量,則不選物品 i
|
||||
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
|
||||
} else {
|
||||
// 不選和選物品 i 這兩種方案的較大值
|
||||
dp[i][c] = Math.max(dp[i - 1][c], dp[i][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 完全背包:空間最佳化後的動態規劃 */
|
||||
static int unboundedKnapsackDPComp(int[] wgt, int[] val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
int[] dp = new int[cap + 1];
|
||||
// 狀態轉移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// 若超過背包容量,則不選物品 i
|
||||
dp[c] = dp[c];
|
||||
} else {
|
||||
// 不選和選物品 i 這兩種方案的較大值
|
||||
dp[c] = Math.max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
int[] wgt = { 1, 2, 3 };
|
||||
int[] val = { 5, 11, 15 };
|
||||
int cap = 4;
|
||||
|
||||
// 動態規劃
|
||||
int res = unboundedKnapsackDP(wgt, val, cap);
|
||||
System.out.println("不超過背包容量的最大物品價值為 " + res);
|
||||
|
||||
// 空間最佳化後的動態規劃
|
||||
res = unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, cap);
|
||||
System.out.println("不超過背包容量的最大物品價值為 " + res);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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