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474. 一和零

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题目描述

给你一个二进制字符串数组 strs 和两个整数 m 和 n 。

请你找出并返回 strs 的最大子集的长度，该子集中最多有 m 个 0 和 n 个 1 。

如果 x 的所有元素也是 y 的元素，集合 x 是集合 y 的子集。

示例 1：

输入：strs = ["10", "0001", "111001", "1", "0"], m = 5, n = 3
输出：4
解释：最多有 5 个 0 和 3 个 1 的最大子集是 {"10","0001","1","0"} ，因此答案是 4 。
其他满足题意但较小的子集包括 {"0001","1"} 和 {"10","1","0"} 。{"111001"} 不满足题意，因为它含 4 个 1 ，大于 n 的值 3 。

示例 2：

输入：strs = ["10", "0", "1"], m = 1, n = 1
输出：2
解释：最大的子集是 {"0", "1"} ，所以答案是 2 。

提示：

1 <= strs.length <= 600
1 <= strs[i].length <= 100
strs[i] 仅由 '0' 和 '1' 组成
1 <= m, n <= 100

解法

方法一：动态规划

我们定义 $f[i][j][k]$ 表示在前 $i$ 个字符串中，使用 $j$ 个 0 和 $k$ 个 1 的情况下最多可以得到的字符串数量。初始时 $f[i][j][k]=0$，答案为 $f[sz][m][n]$，其中 $sz$ 是数组 $strs$ 的长度。

对于 $f[i][j][k]$，我们有两种决策：

不选第 $i$ 个字符串，此时 $f[i][j][k]=f[i-1][j][k]$；
选第 $i$ 个字符串，此时 $f[i][j][k]=f[i-1][j-a][k-b]+1$，其中 $a$ 和 $b$ 分别是第 $i$ 个字符串中 $0$ 和 $1$ 的数量。

我们取两种决策中的最大值，即可得到 $f[i][j][k]$ 的值。

最终的答案即为 $f[sz][m][n]$。

时间复杂度 $O(sz \times m \times n)$，空间复杂度 $O(sz \times m \times n)$。其中 $sz$ 是数组 $strs$ 的长度；而 $m$ 和 $n$ 分别是字符串中 $0$ 和 $1$ 的数量上限。

我们注意到 $f[i][j][k]$ 的计算只和 $f[i-1][j][k]$ 以及 $f[i-1][j-a][k-b]$ 有关，因此我们可以去掉第一维，将空间复杂度优化到 $O(m \times n)$。

Python3

class Solution:
    def findMaxForm(self, strs: List[str], m: int, n: int) -> int:
        sz = len(strs)
        f = [[[0] * (n + 1) for _ in range(m + 1)] for _ in range(sz + 1)]
        for i, s in enumerate(strs, 1):
            a, b = s.count("0"), s.count("1")
            for j in range(m + 1):
                for k in range(n + 1):
                    f[i][j][k] = f[i - 1][j][k]
                    if j >= a and k >= b:
                        f[i][j][k] = max(f[i][j][k], f[i - 1][j - a][k - b] + 1)
        return f[sz][m][n]

Java

class Solution {
    public int findMaxForm(String[] strs, int m, int n) {
        int sz = strs.length;
        int[][][] f = new int[sz + 1][m + 1][n + 1];
        for (int i = 1; i <= sz; ++i) {
            int[] cnt = count(strs[i - 1]);
            for (int j = 0; j <= m; ++j) {
                for (int k = 0; k <= n; ++k) {
                    f[i][j][k] = f[i - 1][j][k];
                    if (j >= cnt[0] && k >= cnt[1]) {
                        f[i][j][k] = Math.max(f[i][j][k], f[i - 1][j - cnt[0]][k - cnt[1]] + 1);
                    }
                }
            }
        }
        return f[sz][m][n];
    }

    private int[] count(String s) {
        int[] cnt = new int[2];
        for (int i = 0; i < s.length(); ++i) {
            ++cnt[s.charAt(i) - '0'];
        }
        return cnt;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int findMaxForm(vector<string>& strs, int m, int n) {
        int sz = strs.size();
        int f[sz + 1][m + 1][n + 1];
        memset(f, 0, sizeof(f));
        for (int i = 1; i <= sz; ++i) {
            auto [a, b] = count(strs[i - 1]);
            for (int j = 0; j <= m; ++j) {
                for (int k = 0; k <= n; ++k) {
                    f[i][j][k] = f[i - 1][j][k];
                    if (j >= a && k >= b) {
                        f[i][j][k] = max(f[i][j][k], f[i - 1][j - a][k - b] + 1);
                    }
                }
            }
        }
        return f[sz][m][n];
    }

    pair<int, int> count(string& s) {
        int a = count_if(s.begin(), s.end(), [](char c) { return c == '0'; });
        return {a, s.size() - a};
    }
};

Go

func findMaxForm(strs []string, m int, n int) int {
	sz := len(strs)
	f := make([][][]int, sz+1)
	for i := range f {
		f[i] = make([][]int, m+1)
		for j := range f[i] {
			f[i][j] = make([]int, n+1)
		}
	}
	for i := 1; i <= sz; i++ {
		a, b := count(strs[i-1])
		for j := 0; j <= m; j++ {
			for k := 0; k <= n; k++ {
				f[i][j][k] = f[i-1][j][k]
				if j >= a && k >= b {
					f[i][j][k] = max(f[i][j][k], f[i-1][j-a][k-b]+1)
				}
			}
		}
	}
	return f[sz][m][n]
}

func count(s string) (int, int) {
	a := strings.Count(s, "0")
	return a, len(s) - a
}

TypeScript

function findMaxForm(strs: string[], m: number, n: number): number {
    const sz = strs.length;
    const f = Array.from({ length: sz + 1 }, () =>
        Array.from({ length: m + 1 }, () => Array.from({ length: n + 1 }, () => 0)),
    );
    const count = (s: string): [number, number] => {
        let a = 0;
        for (const c of s) {
            a += c === '0' ? 1 : 0;
        }
        return [a, s.length - a];
    };
    for (let i = 1; i <= sz; ++i) {
        const [a, b] = count(strs[i - 1]);
        for (let j = 0; j <= m; ++j) {
            for (let k = 0; k <= n; ++k) {
                f[i][j][k] = f[i - 1][j][k];
                if (j >= a && k >= b) {
                    f[i][j][k] = Math.max(f[i][j][k], f[i - 1][j - a][k - b] + 1);
                }
            }
        }
    }
    return f[sz][m][n];
}

方法二

Python3

class Solution:
    def findMaxForm(self, strs: List[str], m: int, n: int) -> int:
        f = [[0] * (n + 1) for _ in range(m + 1)]
        for s in strs:
            a, b = s.count("0"), s.count("1")
            for i in range(m, a - 1, -1):
                for j in range(n, b - 1, -1):
                    f[i][j] = max(f[i][j], f[i - a][j - b] + 1)
        return f[m][n]

Java

class Solution {
    public int findMaxForm(String[] strs, int m, int n) {
        int[][] f = new int[m + 1][n + 1];
        for (String s : strs) {
            int[] cnt = count(s);
            for (int i = m; i >= cnt[0]; --i) {
                for (int j = n; j >= cnt[1]; --j) {
                    f[i][j] = Math.max(f[i][j], f[i - cnt[0]][j - cnt[1]] + 1);
                }
            }
        }
        return f[m][n];
    }

    private int[] count(String s) {
        int[] cnt = new int[2];
        for (int i = 0; i < s.length(); ++i) {
            ++cnt[s.charAt(i) - '0'];
        }
        return cnt;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int findMaxForm(vector<string>& strs, int m, int n) {
        int f[m + 1][n + 1];
        memset(f, 0, sizeof(f));
        for (auto& s : strs) {
            auto [a, b] = count(s);
            for (int i = m; i >= a; --i) {
                for (int j = n; j >= b; --j) {
                    f[i][j] = max(f[i][j], f[i - a][j - b] + 1);
                }
            }
        }
        return f[m][n];
    }

    pair<int, int> count(string& s) {
        int a = count_if(s.begin(), s.end(), [](char c) { return c == '0'; });
        return {a, s.size() - a};
    }
};

Go

func findMaxForm(strs []string, m int, n int) int {
	f := make([][]int, m+1)
	for i := range f {
		f[i] = make([]int, n+1)
	}
	for _, s := range strs {
		a, b := count(s)
		for j := m; j >= a; j-- {
			for k := n; k >= b; k-- {
				f[j][k] = max(f[j][k], f[j-a][k-b]+1)
			}
		}
	}
	return f[m][n]
}

func count(s string) (int, int) {
	a := strings.Count(s, "0")
	return a, len(s) - a
}

TypeScript

function findMaxForm(strs: string[], m: number, n: number): number {
    const f = Array.from({ length: m + 1 }, () => Array.from({ length: n + 1 }, () => 0));
    const count = (s: string): [number, number] => {
        let a = 0;
        for (const c of s) {
            a += c === '0' ? 1 : 0;
        }
        return [a, s.length - a];
    };
    for (const s of strs) {
        const [a, b] = count(s);
        for (let i = m; i >= a; --i) {
            for (let j = n; j >= b; --j) {
                f[i][j] = Math.max(f[i][j], f[i - a][j - b] + 1);
            }
        }
    }
    return f[m][n];
}

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