【必备算法】动态规划：LeetCode题（十）343. 整数拆分，279. 完全平方数

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-12-20 01:54 97阅读 0赞

## [343. 整数拆分²][343.] ##

给定一个正整数 *n*，将其拆分为**至少**两个正整数的和，并使这些整数的乘积最大化。 返回你可以获得的最大乘积。

**示例 1:**

输入: 2
    输出: 1
    解释: 2 = 1 + 1, 1 × 1 = 1。

**示例 2:**

输入: 10
    输出: 36
    解释: 10 = 3 + 3 + 4, 3 × 3 × 4 = 36。

**说明:** 你可以假设 *n* 不小于 2 且不大于 58。

### 解法一：分治（超时） ###

分解模型（==>求所有约数(分解后的)最大乘积）。递推公式，`f(n) = max(i*(n-i), i*f(n-i)) （i∈[0,n]）`

> 注：`i*(n-i)` 表示(n-i)不用分解的情况

class Solution {
        
        public int integerBreak(int n) {
        
            return work(n);
        }
    
        private int work(int n) {
        
            if (n == 1) return 1;
    
            int res = 1;
            for (int i = 1; i < n; i++) {
        
    			// 只能有一个最值，所以res也要比较
                res = max(res, i * (n - i), i * work(n - i)); 
            }
            return res;
        }
    	
    	// 辅助函数，求三个数的最大值
        private int max(int x, int y, int z) {
        
            return Math.max(Math.max(x, y), z);
        }
    }

### 解法二：记忆递归 ###

class Solution {
        
        public int integerBreak(int n) {
        
            return work(n,new int[n + 1]);
        }
    
        private int work(int n, int[] memo) {
        
            if (n == 1) return 1;
    
            if (memo[n] == 0) {
        
                for (int i = 1; i < n; i++) 
                memo[n] = max(memo[n], i * (n - i), i * work(n - i, memo)); 
            }
            return memo[n];
        }
    
        private int max(int x, int y, int z) {
        
            return Math.max(Math.max(x, y), z);
        }
    }

### 解法三：动态规划 ###

*  思路：
    
     *  状态数组：`d[i]`。分割出的 i 可拆分出的最大乘积
     *  初始状态：`d(1) = 1`。1 分割出的最大乘积就是 1
     *  状态方程：`d(i) = max(d(1-i）* nums[i]，d(i))`。这里一定注意，别忘了不分割也可能是最大
     *  最终状态：`d[n]`。

class Solution {
        
        public int integerBreak(int n) {
        
            int[] memo = new int[n + 1];
            memo[0] = 0;
            for (int i = 1; i <= n; i++) 
                for (int j = 1; j < i; j++) 
                    memo[i] = max(memo[i], j * (i - j), j * memo[i - j]);
            return memo[n];
        }
        private int max(int x, int y, int z) {
        
            return Math.max(Math.max(x, y), z);
        }
    }

不能将空间复杂度优化到O（1），因为每个状态在后面都可能用上

## [279. 完全平方数²][279.] ##

给定正整数 *n*，找到若干个完全平方数（比如 `1, 4, 9, 16, ...`）使得它们的和等于 *n*。你需要让组成和的完全平方数的个数最少。

**示例 1:**

输入: n = 12
    输出: 3 
    解释: 12 = 4 + 4 + 4.

**示例 2:**

输入: n = 13
    输出: 2
    解释: 13 = 4 + 9.

### 解法：动态规划 ###

*  思路：分解模型&&重复子问题（==>求每个因数的可分解的最少完全平方数）
    
     *  状态数组： `d[i]`。数字 i 分解出的最少完全平方数
     *  初始状态：`d[0]=0`。0不能分解出完全平方数
     *  状态方程：`d[i] = min(d[i - j*j]) + 1 (j*j<=i)`。不断对数字i进行分解，取最小
     *  最终状态：`d[n]`。
 *  复杂度：
    
     *  Time：O(n ^ 3/2)
     *  Space: O(n)

public int numSquares(int n) {
        
            // 状态数组
            int[] d = new int[n + 1];
    
            // 初始状态
            d[0] = 0;
    
            // 状态递推
            for (int i = 1; i <= n; i++) {
        
                // 注：这里要先给d[i]最大值，不然d[i]=0
                d[i] = i;
                for (int j = 1; j*j <= i; j++) 
                    d[i] = Math.min(d[i], d[i - j*j] + 1);
            } 
            
            // 最终状态：d[n]
            return d[n];
        }

[343.]: https://leetcode-cn.com/problems/integer-break/
[279.]: https://leetcode-cn.com/problems/perfect-squares/