Leetcode:397.整数替换

给定一个正整数 n,你可以做如下操作:

1. 如果 是偶数,则用 n / 2替换 n
2. 如果 是奇数,则可以用 n + 1n - 1替换 n
变为 1 所需的最小替换次数是多少?

示例 1:

输入:
8

输出:
3

解释:
8 -> 4 -> 2 -> 1

示例 2:

输入:
7

输出:
4

解释:
7 -> 8 -> 4 -> 2 -> 1
或
7 -> 6 -> 3 -> 2 -> 1

解题思路:

动态规划,递归。假设dp[n]为数字n转换成1的次数,特殊地dp[1]=1。根据题意,我们可以得到如下的递推关系:

  • 当n是奇数时,dp[n]=min(dp[n+1],dp[n-1])+1.
  • 当n是偶数时,dp[n]=dp[n/2]+1.

注意,奇数如果写这个递推,而n却是int类型,那么n+1可能是会溢出整数的,因此这个写法不好。由于n+1必然是偶数,那么可以做如下改进:

  • 当n是奇数时,dp[n] = min(dp[(n>>1)+1]+1,dp[n-1])+1。

这样一来就避免了溢出的现象。

另外,本题递归存在多条路径,存在重复访问同一个n的情况,为了避免重复递归的现象,将之前递归过的数值储存在哈希表中,利用unordered_map<int,int>即可。这样一来算法就几乎完美了。

C++代码
class Solution {
public:
    int integerReplacement(int n) {
        if (mp[n] > 0) return mp[n];
        else mp.erase(n);
        if (n == 1) return 0;
        if ((n & 1) == 0) { 
            int num1=integerReplacement(n >> 1) + 1; 
            mp[n] = num1;
            return num1;
        }
        int add = integerReplacement((n >> 1) + 1) + 2;
        int del = integerReplacement(n - 1) + 1;
        int small= min(add, del);
        mp[n] = small;
        return small;
    }
    unordered_map<int, int> mp;
};

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