给你一根长度为 n 绳子,请把绳子剪成 m 段(m、n 都是整数,n>1 并且 m≥1)。
每段的绳子的长度记为 k[0]、k[1]、……、k[m]
。k[0]k[1] … k[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,此时得到最大的乘积 18。
样例
输入:8
输出:18
时间复杂度O(n²)
,空间复杂度O(n)
。
f(n) = max(f(i) * f(n - i)), i = 1,2..n-1
- 长度为 2,只可能剪成长度为 1 的两段,因此 f(2)=1
- 长度为 3,剪成长度分别为 1 和 2 的两段,乘积比较大,因此 f(3) = 2
- 长度为 n,在剪第一刀的时候,有 n-1 种可能的选择,剪出来的绳子又可以继续剪,可以看出,原问题可以划分为子问题,子问题又有重复子问题。
/**
* @author bingo
* @since 2018/12/17
*/
class Solution {
/**
* 剪绳子求最大乘积
*
* @param length 绳子长度
* @return 乘积最大值
*/
public int maxProductAfterCutting(int length) {
if (length < 4) {
return length - 1;
}
int[] res = new int[length + 1];
res[1] = 1;
res[2] = 2;
res[3] = 3;
for (int i = 4; i <= length; ++i) {
for (int j = 1; j < i / 2 + 1; ++j) {
res[i] = Math.max(res[i], res[j] * res[i - j]);
}
}
return res[length];
}
}
时间复杂度O(1)
,空间复杂度O(1)
。
贪心策略:
- 当 n>=5 时,尽可能多地剪长度为 3 的绳子
- 当剩下的绳子长度为 4 时,就把绳子剪成两段长度为 2 的绳子。
证明:
- 当 n>=5 时,可以证明 2(n-2)>n,并且 3(n-3)>n。也就是说,当绳子剩下长度大于或者等于 5 的时候,可以把它剪成长度为 3 或者 2 的绳子段。
- 当 n>=5 时,3(n-3)>=2(n-2),因此,应该尽可能多地剪长度为 3 的绳子段。
- 当 n=4 时,剪成两根长度为 2 的绳子,其实没必要剪,只是题目的要求是至少要剪一刀。
/**
* @author bingo
* @since 2018/12/17
*/
class Solution {
/**
* 剪绳子求最大乘积
*
* @param length 绳子长度
* @return 乘积最大值
*/
public int maxProductAfterCutting(int length) {
if (length < 4) {
return length - 1;
}
int timesOf3 = length / 3;
if (length % 3 == 1) {
--timesOf3;
}
int timesOf2 = (length - timesOf3 * 3) >> 1;
return (int) (Math.pow(2, timesOf2) * Math.pow(3, timesOf3));
}
}
- 功能测试(绳子的初始长度大于 5);
- 边界值测试(绳子的初始长度分别为 0、1、2、3、4)。