【LeetCode 中等题】73-整数拆分

题目描述: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 不小于 2 且不大于 58。

解法1。递归,使用记忆数组,不使用的话会超时。memo[i]记录的把i分割后的最大乘积(至少分割成2部分)

class Solution(object):
    def integerBreak(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        if n <= 2:
            return 1
        memo = [-1 for _ in range(n+1)]
        return self.helper(n, memo)
    
    def helper(self, n, memo):
        if n <= 1:
            return 1
        if memo[n] != -1:
            return memo[n]
        res = -1
        for i in range(1, n):
            res = max(res, i*(n-i), i*self.helper(n-i, memo))    
        memo[n] = res
        return res

解法2。用动态规划,把递归改写成自底向上

class Solution(object):
    def integerBreak(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        if n<=2:
            return 1
        memo = [-1 for _ in range(n+1)]
        memo[1] = 1
        for i in range(2, n+1):
            for j in range(1, i):
                memo[i] = max(memo[i], j*(i-j), j*memo[i-j])
        return memo[n]

解法3。如何把复杂度控制在O(n)呢?数学的题就要得出数学规律来结题。

正整数从1开始,但是1不能拆分成两个正整数之和,所以不能当输出。

那么2只能拆成1+1,所以乘积也为1。

数字3可以拆分成2+1或1+1+1,显然第一种拆分方法乘积大为2。

数字4拆成2+2,乘积最大,为4。

数字5拆成3+2,乘积最大,为6。

数字6拆成3+3,乘积最大,为9。

数字7拆为3+4,乘积最大,为12。

数字8拆为3+3+2,乘积最大,为18。

数字9拆为3+3+3,乘积最大,为27。

数字10拆为3+3+4,乘积最大,为36。

....

那么通过观察上面的规律,我们可以看出从5开始,数字都需要先拆出所有的3,一直拆到剩下一个数为2或者4,因为剩4就不用再拆了,拆成两个2和不拆没有意义,而且4不能拆出一个3剩一个1,这样会比拆成2+2的乘积小。那么这样我们就可以写代码了,先预处理n为2和3的情况,然后先将结果res初始化为1,然后当n大于4开始循环,我们结果自乘3,n自减3,根据之前的分析,当跳出循环时,n只能是2或者4,再乘以res返回即可。

class Solution(object):
    def integerBreak(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        if n==2 or n==3:
            return n-1
        res = 1
        while n > 4:
            res *= 3
            n -= 3
        return res*n

参考链接:http://www.cnblogs.com/grandyang/p/5411919.html

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