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困难
2409
第 22 场双周赛 Q4
贪心
数组
动态规划
堆(优先队列)

English Version

题目描述

给你一个披萨,它由 3n 块不同大小的部分组成,现在你和你的朋友们需要按照如下规则来分披萨:

  • 你挑选 任意 一块披萨。
  • Alice 将会挑选你所选择的披萨逆时针方向的下一块披萨。
  • Bob 将会挑选你所选择的披萨顺时针方向的下一块披萨。
  • 重复上述过程直到没有披萨剩下。

每一块披萨的大小按顺时针方向由循环数组 slices 表示。

请你返回你可以获得的披萨大小总和的最大值。

 

示例 1:

输入:slices = [1,2,3,4,5,6]
输出:10
解释:选择大小为 4 的披萨,Alice 和 Bob 分别挑选大小为 3 和 5 的披萨。然后你选择大小为 6 的披萨,Alice 和 Bob 分别挑选大小为 2 和 1 的披萨。你获得的披萨总大小为 4 + 6 = 10 。

示例 2:

输入:slices = [8,9,8,6,1,1]
输出:16
解释:两轮都选大小为 8 的披萨。如果你选择大小为 9 的披萨,你的朋友们就会选择大小为 8 的披萨,这种情况下你的总和不是最大的。

 

提示:

  • 1 <= slices.length <= 500
  • slices.length % 3 == 0
  • 1 <= slices[i] <= 1000

解法

方法一:动态规划

我们可以将这个问题转化为:在一个长度为 $3n$ 的环形数组中,选择其中 $n$ 个不相邻的数,使得这 $n$ 个数的和最大。

证明如下:

  • $n = 1$ 时,我们可以选择数组中的任意一个数。
  • $n \gt 1$ 时,那么一定存在一个数,使得它的某一侧有两个连续的数没有被选择,而另一侧至少有一个数没有被选择。因此,我们可以将这个数和它两侧的数一起从数组中删除,然后剩下的 $3(n - 1)$ 个数构成一个新的环形数组。问题规模缩小成了在长度为 $3(n - 1)$ 的环形数组中选择 $n - 1$ 个不相邻的数,使得这 $n - 1$ 个数的和最大。

因此,我们需要求解的问题可以转化为:在一个长度为 $3n$ 的环形数组中,选择其中 $n$ 个不相邻的数,使得这 $n$ 个数的和最大。

环形数组中,如果选择了第一个数,那么最后一个数就不能选择,如果选择了最后一个数,那么第一个数就不能选择,因此我们可以将环形数组拆成两个数组,一个是去掉第一个数的,一个是去掉最后一个数的,然后分别求解这两个数组的最大值,最后取两个最大值中的较大值即可。

我们用一个函数 $g(nums)$,表示在数组 $nums$ 中选择 $n$ 个不相邻的数,使得这 $n$ 个数的和最大,那么我们的目标就是求 $g(slices)$$g(slices[1:])$ 中的较大值。

函数 $g(nums)$ 的求解方法如下:

我们记数组 $nums$ 的长度为 $m$,定义 $f[i][j]$ 表示在数组 $nums$ 的前 $i$ 个数中选择 $j$ 个不相邻的数的最大和。

考虑 $f[i][j]$,如果我们不选择第 $i$ 个数,那么 $f[i][j] = f[i - 1][j]$,如果我们选择第 $i$ 个数,那么 $f[i][j] = f[i - 2][j - 1] + nums[i - 1]$,因此我们可以得到状态转移方程:

$$ f[i][j] = \max(f[i - 1][j], f[i - 2][j - 1] + nums[i - 1]) $$

最后返回 $f[m][n]$ 即可。

时间复杂度 $O(n^2)$,空间复杂度 $O(n^2)$。其中 $n$ 是数组 $slices$ 的长度。

Python3

class Solution:
    def maxSizeSlices(self, slices: List[int]) -> int:
        def g(nums: List[int]) -> int:
            m = len(nums)
            f = [[0] * (n + 1) for _ in range(m + 1)]
            for i in range(1, m + 1):
                for j in range(1, n + 1):
                    f[i][j] = max(
                        f[i - 1][j], (f[i - 2][j - 1] if i >= 2 else 0) + nums[i - 1]
                    )
            return f[m][n]

        n = len(slices) // 3
        a, b = g(slices[:-1]), g(slices[1:])
        return max(a, b)

Java

class Solution {
    private int n;

    public int maxSizeSlices(int[] slices) {
        n = slices.length / 3;
        int[] nums = new int[slices.length - 1];
        System.arraycopy(slices, 1, nums, 0, nums.length);
        int a = g(nums);
        System.arraycopy(slices, 0, nums, 0, nums.length);
        int b = g(nums);
        return Math.max(a, b);
    }

    private int g(int[] nums) {
        int m = nums.length;
        int[][] f = new int[m + 1][n + 1];
        for (int i = 1; i <= m; ++i) {
            for (int j = 1; j <= n; ++j) {
                f[i][j] = Math.max(f[i - 1][j], (i >= 2 ? f[i - 2][j - 1] : 0) + nums[i - 1]);
            }
        }
        return f[m][n];
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int maxSizeSlices(vector<int>& slices) {
        int n = slices.size() / 3;
        auto g = [&](vector<int>& nums) -> int {
            int m = nums.size();
            int f[m + 1][n + 1];
            memset(f, 0, sizeof f);
            for (int i = 1; i <= m; ++i) {
                for (int j = 1; j <= n; ++j) {
                    f[i][j] = max(f[i - 1][j], (i >= 2 ? f[i - 2][j - 1] : 0) + nums[i - 1]);
                }
            }
            return f[m][n];
        };
        vector<int> nums(slices.begin(), slices.end() - 1);
        int a = g(nums);
        nums = vector<int>(slices.begin() + 1, slices.end());
        int b = g(nums);
        return max(a, b);
    }
};

Go

func maxSizeSlices(slices []int) int {
	n := len(slices) / 3
	g := func(nums []int) int {
		m := len(nums)
		f := make([][]int, m+1)
		for i := range f {
			f[i] = make([]int, n+1)
		}
		for i := 1; i <= m; i++ {
			for j := 1; j <= n; j++ {
				f[i][j] = max(f[i-1][j], nums[i-1])
				if i >= 2 {
					f[i][j] = max(f[i][j], f[i-2][j-1]+nums[i-1])
				}
			}
		}
		return f[m][n]
	}
	a, b := g(slices[:len(slices)-1]), g(slices[1:])
	return max(a, b)
}

TypeScript

function maxSizeSlices(slices: number[]): number {
    const n = Math.floor(slices.length / 3);
    const g = (nums: number[]): number => {
        const m = nums.length;
        const f: number[][] = Array(m + 1)
            .fill(0)
            .map(() => Array(n + 1).fill(0));
        for (let i = 1; i <= m; ++i) {
            for (let j = 1; j <= n; ++j) {
                f[i][j] = Math.max(f[i - 1][j], (i > 1 ? f[i - 2][j - 1] : 0) + nums[i - 1]);
            }
        }
        return f[m][n];
    };
    const a = g(slices.slice(0, -1));
    const b = g(slices.slice(1));
    return Math.max(a, b);
}