c++ 算法在大规模输入情况下速度太慢,而动态规划优化

9jyewag0  于 2022-11-27  发布在  其他
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我发现的问题

  • 我的代码可以处理短输入,但不能处理长输入(测试用例1和2可以处理,但3花费的时间太多)
  • 我相信代码可以优化(通过动态编程),但是如何优化呢?

猜猜看

  • 递归限制问题(调用堆栈限制)可能发生在大规模输入中

前提条件

  • 数组按升序排序
  • 从当前编号= 0,k = 1开始
  • k =与前一个数字的差值
  • 下一个编号=当前编号+ k - 3
  • 或下一个编号=当前编号+ k
  • 或下一个编号=当前编号+ k + 1
  • 或下一个编号=当前编号+ k + 2
  • 如果nextNumber不在数组中,则它是路径的结尾
  • nextNumber必须始终大于currentNumber
  • 找到能达到的最大值
  • 2〈=长度(arr)〈= 2000
  • 0〈= arr[i]〈= 10^5
  • arr[0] = 0,arr[1] = 1
  • 空间限制:1024兆字节
  • 时间限制:1秒

示例

测试用例1输入

7
0 1 2 3 8 9 11

测试用例1输出

3

测试用例2输入

8
0 1 3 5 6 8 12 17

测试用例2输出

17

测试用例3输入

80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 28 29 31 32 33 35 37 39 40 41 43 44 45 48 49 50 53 54 57 58 61 63 67 68 73 74 79 80 83 85 90 91 94 96 101 103 109 111 120 122 130 131 132 155 160 165 170 175 176 177 190 200 250

测试用例3输出(预期)

175

编号

#include <iostream>
using namespace std;

int largestNumber = 0;

// search for a index at a given number
// search only bigger than given index
// given array is sorted
// return 0 if not found
int findIndex(int *numbers, int size, int target, int index)
{
    for (int i = index + 1; i < size; i++)
    {
        if (numbers[i] == target)
        {
            return i;
        }
    }
    return 0;
}

void findLargestNumberCanReach(int *numbers, int size, int k, int currentNumber, int currentIndex)
{
    if (currentIndex == size - 1) // reached to the end of the array
    {
        largestNumber = currentNumber;
        return;
    }
    else if (currentIndex == 0) // can't find next number
    {
        if (currentNumber - k > largestNumber) // last currentNumber is biggest
        {
            largestNumber = currentNumber - k;
        }
        return;
    }

    currentIndex = findIndex(numbers, size, currentNumber + (k - 3), currentIndex);
    findLargestNumberCanReach(numbers, size, k - 3, currentNumber + (k - 3), currentIndex);

    currentIndex = findIndex(numbers, size, currentNumber + (k), currentIndex);
    findLargestNumberCanReach(numbers, size, k, currentNumber + (k), currentIndex);

    currentIndex = findIndex(numbers, size, currentNumber + (k + 1), currentIndex);
    findLargestNumberCanReach(numbers, size, k + 1, currentNumber + (k + 1), currentIndex);

    currentIndex = findIndex(numbers, size, currentNumber + (k + 2), currentIndex);
    findLargestNumberCanReach(numbers, size, k + 2, currentNumber + (k + 2), currentIndex);

    return;
}

int main()
{
    int size;
    cin >> size;

    int *input = new int[size];
    for (int idx = 0; idx < size; idx++)
    {
        cin >> input[idx];
    }
    findLargestNumberCanReach(input, size, 1, 1, 1);
    cout << largestNumber << endl;

    delete[] input;
    return 0;
}
e4yzc0pl

e4yzc0pl1#

这个问题看起来像LeetCode程序"frog jump"的一个更难的版本。暂时忘记数组或动态编程,从概念上看它。状态S是(n,k),其中n是输入数组的一个元素,k是与前一个数的差。初始状态S0是(0, 1)
假设n'是数组的元素,并且n' > n,则后继状态(n', k')(n + k - 3, k - 3)(n + k, k)(n + k + 1, k + 1)(n + k + 2, k + 2)
因此,状态形成了一个图,问题归结为找到从S0可达的所有后继状态,并返回具有最大n的状态。
就C++而言,您需要以下几个要素:

  • 返回一个std::set<int> in_array,它告诉你一个给定的数字是否是输入数组的一部分。它提供O(log n)查找。你也可以使用一个std::unordered_set
  • 返回表示状态(n, k)State类型。可以使用结构或std::pair<int, int>
  • 跟踪访问状态的std::set<State> seen
  • 表示要访问的州列表的std::stack<State> todo

主程序是一个循环,它从栈中取出一个元素,并检查该状态是否已经被访问过,如果没有,它将该状态标记为已访问过,并将后继状态添加到todo列表中。
当堆栈变为空时,取seen中最高的元素,这是可达到的最大数组元素。
有了所有这些,问题3没有任何额外的编译器优化需要30毫秒在我的系统上。

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