题目要求
给你一根长度为n的绳子,请把绳子剪成整数长的m段(m、n都是整数,n>1并且m>1),每段绳子的长度记为k[0],k[1],…,k[m]。请问k[0]xk[1]x…xk[m]可能的最大乘积是多少?例如,当绳子的长度是8时,我们把它剪成长度分别为2、3、3的三段,此时得到的最大乘积是18。
1、动态规划分析求解
首先,我们来了解一下动态规划。一般什么问题使用动态规划来求解呢?
如果该题求一个问题的最优解,而且该问题能够分解成若干个子问题,并且子问题之间还有重叠的更小的子问题。
特点:
- 整体问题的最优解是依赖各个问题的最优解
- 把大问题分解成若干个小问题,这些小问题之间还有相互重叠的更小的子问题
- 从上往下分析问题,从下往上求解问题
接着,利用该动态规划的思想,我们来思考一下该如何剪绳子。
因此,我们知道f(1)=1,f(2)=1,f(3)=2.
我们把子问题的最优解存储在数组products里面。数组中第i个元素表示把长度为i的绳子剪成若干段之后各段长度乘积的最大值,即f(i).
代码实现如下:
int maxproductAfterCutting(int length)
{
if (length < 2)
return 0;
if (length == 2)
return 1;
if (length == 3)
return 2;
int* products = new int[length + 1];
products[0] = 0;
products[1] = 1;
products[2] = 2;
products[3] = 3;
int max = 0;
for (int i = 4; i <= length; i++)
{
max = 0;
for (int j = 1; j < i / 2; j++)
{
int product = products[i] * products[i - j];
if (max < product)
max = product;
products[i] = max;
}
}
max = products[length];
delete[] products;
return max;
}
2、贪婪算法求解
贪婪算法的基本思想就是。当我们应用贪婪算法解决问题的时候,每一步都可以做出一个贪婪的选择,基于这个选择,我们确定能够得到最优解。
当n>= 5时,我们尽可能多的剪长度为3的绳子,当剩下的绳子长度为4时,把绳子剪成两段长度为2的绳子。
int maxproductAfterCutting1(int length)
{
if (length < 2)
return 0;
if (length == 2)
return 1;
if (length == 3)
return 2;
//尽可能多的剪去长度为3的绳子段
int timeOf3 = length / 3;
//当绳子最后剩下的长度为4的时候,不能再剪去长度为3的绳子段
//此时更好的方法就是把绳子剪成长度为2的两段
if (length - timeOf3 * 3 == 1)
timeOf3 -= 1;
int timeOf2 = (length - timeOf3 * 3) / 2;
return (int)(pow(3, timeOf3)) * (int)(pow(2, timeOf2));
}
那么为什么要选取这种思路呢?
当n>=5的时候,我们可以证明2(n-2) > n 并且3(n-3)>n,也就是说当剩下的绳子长度大于或者等于5的时候,我们就把他剪成长度为3或者2的绳子段。
当n>5时,3(n-3)>=2(n-2) ,因此我们应该尽可能多的剪长度为3的绳子段。