LeetCode(119):杨辉三角 II

2023-05-13,,

Easy!

题目描述:

给定一个非负索引 k,其中 k ≤ 33,返回杨辉三角的第 行。

在杨辉三角中,每个数是它左上方和右上方的数的和。

示例:

输入: 3
输出: [1,3,3,1]

进阶:

你可以优化你的算法到 O(k) 空间复杂度吗?

解题思路:

杨辉三角想必大家并不陌生,应该最早出现在初高中的数学中,其实就是二项式系数的一种写法。

        1
       1 1
      1 2 1
     1 3 3 1
    1 4 6 4 1
   1 5 10 10 5 1
  1 6 15 20 15 6 1
 1 7 21 35 35 21 7 1
1 8 28 56 70 56 28 8 1

杨辉三角形第n层(顶层称第0层,第1行,第n层即第n+1行,此处n为包含0在内的自然数)正好对应于二项式展开的系数。例如第二层1 2 1是幂指数为2的二项式展开形式的系数。

杨辉三角主要有下列五条性质:

    杨辉三角以正整数构成,数字左右对称,每行由1开始逐渐变大,然后变小,回到1。
    第行的数字个数为个。
    第行的第个数字为组合数。
    第行数字和为。
    除每行最左侧与最右侧的数字以外,每个数字等于它的左上方与右上方两个数字之和(也就是说,第行第个数字等于第行的第个数字与第个数字的和)。这是因为有组合恒等式:。可用此性质写出整个杨辉三角形。

由于题目有额外限制条件,程序只能使用O(k)的额外空间,那么这样就不能把每行都算出来,而是要用其他的方法,。最先考虑用的是第三条性质,算出每个组合数来生成第n行系数,代码如下:

C++ 解法一:

 /**
* NOT Correct!
*/
class Solution {
public:
vector<int> getRow(int rowIndex) {
vector<int> out;
if (rowIndex < ) return out; for (int i = ; i <= rowIndex; ++i) {
if ( i == || i == rowIndex)
out.push_back();
else
out.push_back (computeCnk(rowIndex, i));
}
return out;
} int computeCnk(int n, int k) {
if (k > n) return ;
else if (k > n/) k = n - k;
int numerator = , denomator = ;
for (int i = ; i < k; ++i) {
numerator *= n - i;
denomator *= k - i;
}
if (denomator != ) return numerator/denomator;
else return ;
}
};

本地调试输出前十行,没啥问题,拿到OJ上测试,程序在第18行跪了,中间有个系数不正确。那么问题出在哪了呢,仔细找找,原来出在计算组合数那里,由于算组合数时需要算连乘,而整形数int的数值范围只有-32768到32768之间,那么一旦n值过大,连乘肯定无法计算。而丧心病狂的OJ肯定会测试到成百上千行,所以这个方法不行。那么我们再来考虑利用第五条性质,除了第一个和最后一个数字之外,其他的数字都是上一行左右两个值之和。那么我们只需要两个for循环,除了第一个数为1之外,后面的数都是上一次循环的数值加上它前面位置的数值之和,不停地更新每一个位置的值,便可以得到第n行的数字。

C++ 解法二:

 class Solution {
public:
vector<int> getRow(int rowIndex) {
vector<int> out;
if (rowIndex < ) return out; out.assign(rowIndex + , );
for (int i = ; i <= rowIndex; ++i) {
if ( i == ) {
out[] = ;
continue;
}
for (int j = rowIndex; j >= ; --j) {
out[j] = out[j] + out[j-];
}
}
return out;
}
};

LeetCode(119):杨辉三角 II的相关教程结束。

《LeetCode(119):杨辉三角 II.doc》

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