[LeetCode] 62. 不同路径

题目链接: https://leetcode-cn.com/problems/unique-paths/

题目描述:

一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 （起始点在下图中标记为“Start” ）。

机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角（在下图中标记为“Finish”）。

问总共有多少条不同的路径？

例如，上图是一个7 x 3 的网格。有多少可能的路径？

说明：m 和 n 的值均不超过 100。

示例:

示例 1:

输入: m = 3, n = 2
输出: 3
解释:
从左上角开始，总共有 3 条路径可以到达右下角。
1. 向右 -> 向右 -> 向下
2. 向右 -> 向下 -> 向右
3. 向下 -> 向右 -> 向右

示例 2:

输入: m = 7, n = 3
输出: 28

思路:

思路一:排列组合

因为机器到底右下角,向下几步,向右几步都是固定的,

比如,m=3,n=2,我们只要向下1步,向右2步就一定能到达终点.

所以有\(C_{m+n-2}^{m-1}\)

def uniquePaths(self, m: int, n: int) -> int:
        return int(math.factorial(m+n-2)/math.factorial(m-1)/math.factorial(n-1))

思路二:动态规划

我们令dp[i][j]是到达i,j最少步数

动态方程: dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]

注意,对于第一行dp[0][j],或者第一列dp[i][0],由于都是在边界,所以只能为1

时间复杂度:\(O(m*n)\)

空间复杂度:\(O(m * n)\)

---

优化:因为我们每次只需要dp[i-1][j],dp[i][j-1]

所以我们只要记录这两个数,直接看代码吧!

代码

思路二:

class Solution:
    def uniquePaths(self, m: int, n: int) -> int:
        dp = [[1]*n] + [[1]+[0] * (n-1) for _ in range(m-1)]
        #print(dp)
        for i in range(1, m):
            for j in range(1, n):
                dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]
        return dp[-1][-1]

java

class Solution {
    public int uniquePaths(int m, int n) {
        int[][] dp = new int[m][n];
        for (int i = 0; i < n; i++) dp[0][i] = 1;
        for (int i = 0; i < m; i++) dp[i][0] = 1;
        for (int i = 1; i < m; i++) {
            for (int j = 1; j < n; j++) {
                dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1];
            }
        }
        return dp[m - 1][n - 1];  
    }
}

优化1: 空间复杂度\(O(2n)\)

class Solution:
    def uniquePaths(self, m: int, n: int) -> int:
        pre = [1] * n
        cur = [1] * n
        for i in range(1, m):
            for j in range(1, n):
                cur[j] = pre[j] + cur[j-1]
            pre = cur[:]
        return pre[-1]

java

class Solution {
    public int uniquePaths(int m, int n) {
        int[] pre = new int[n];
        int[] cur = new int[n];
        Arrays.fill(pre, 1);
        Arrays.fill(cur,1);
        for (int i = 1; i < m;i++){
            for (int j = 1; j < n; j++){
                cur[j] = cur[j-1] + pre[j];
            }
            pre = cur.clone();
        }
        return pre[n-1]; 
    }
}

优化2:空间复杂度\(O(n)\)

class Solution:
    def uniquePaths(self, m: int, n: int) -> int:
        cur = [1] * n
        for i in range(1, m):
            for j in range(1, n):
                cur[j] += cur[j-1]
        return cur[-1]

java

class Solution {
    public int uniquePaths(int m, int n) {
        int[] cur = new int[n];
        Arrays.fill(cur,1);
        for (int i = 1; i < m;i++){
            for (int j = 1; j < n; j++){
                cur[j] += cur[j-1] ;
            }
        }
        return cur[n-1];
    }
}