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剑指 Offer II 098-路径的数目
发表于:2021-12-03 | 分类: 中等
字数统计: 917 | 阅读时长: 4分钟 | 阅读量:

原文链接: https://leetcode-cn.com/problems/2AoeFn

中文题目

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。
1. 向右 -> 向下 -> 向下
2. 向下 -> 向下 -> 向右
3. 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

 

注意:本题与主站 62 题相同: https://leetcode-cn.com/problems/unique-paths/

通过代码

高赞题解

排列组合

机器人从 (0, 0) 到达 (m, n) 一共需要走 m + n - 2 步,这其中有 m - 1 步是向下走,如果在这 m + n - 2 步中向下走的顺序不同就会出现不同的路径,所有路径数等于从 m + n - 2 步中选择 m - 1 步为向下走的组合数,即
image.png

完整代码如下,注意计算组合数的计算公式,时间复杂度为 O(min(m, n)),空间复杂度为 O(1)。

class Solution {
public:
    int uniquePaths(int m, int n) {
        if (m > n) {
            return uniquePaths(n, m);
        }
        
        long long ret = 1;
        for (int x = n, y = 1; y < m; ++x, ++y) {
            // 不要写成 ret *= x / y ,因为 x / y 不一定是整数但是会被取整,但 ret * x / y 一定为整数
            ret = ret * x / y;
        }
        return ret;
    }
};

动态规划

如果没有想到组合数的解法,也可以尝试其他解法。机器人需要若干步才能从 (0, 0) 到达 (m, n),每走一步又面临向下还是向右走的两种选择,最终需要返回符合要求的路径数,所以本问题也可以采用动态规划求解。

用 f(i, j) 表示从 (0, 0) 到达 (m, n) 的路径数。当 i == 0 时,机器人位于格子的第一行,所以不可能从某一个位置向下走一步到达,只能从 (0, 0) 不断往右走到达,所以 f(0, j) = 1,同理可得 f(i, 0) = 1。在 i != 0 且 j != 0 时,机器人有两种办法到达 (i, j) 分别时从 (i - 1, j) 向右走一步以及从 (i, j - 1) 向下走一步,所以 f(i, j) = f(i - 1, j) + f(i, j - 1)。

使用二维数组的完整代码如下,时间复杂度为 O(mn),空间复杂度为 O(mn)。

class Solution {
public:
    int uniquePaths(int m, int n) {
        vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n, 1));
        for (int i = 1; i < m; ++i) {
            for (int j = 1; j < n; ++j) {
                dp[i][j] = dp[i][j - 1] + dp[i - 1][j];
            }
        }
        return dp[m - 1][n - 1];
    }
};

同样可以优化为一维数组,完整代码如下,时间复杂度为 O(mn),空间复杂度为 O(min(m, n))。

class Solution {
public:
    int uniquePaths(int m, int n) {
        if (m < n) {
            return uniquePaths(n, m);
        }
        
        vector<int> dp(n, 1);
        for (int i = 1; i < m; ++i) {
            for (int j = 1; j < n; ++j) {
                dp[j] += dp[j - 1];
            }
        }
        return dp[n - 1];
    }
};

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