LEETCODE 1223. Dice Roll Simulation解题思路分析

题目大意:

掷骰子模拟

有一个骰子模拟器会每次投掷的时候生成一个 1 到 6 的随机数。

不过我们在使用它时有个约束,就是使得投掷骰子时,连续 掷出数字 i 的次数不能超过 rollMax[i](i 从 1 开始编号)。

现在,给你一个整数数组 rollMax 和一个整数 n,请你来计算掷 n 次骰子可得到的不同点数序列的数量。

假如两个序列中至少存在一个元素不同,就认为这两个序列是不同的。由于答案可能很大,所以请返回 模 10^9 + 7 之后的结果。

示例 1:

输入:n = 2, rollMax = [1,1,2,2,2,3]
输出:34
解释:我们掷 2 次骰子,如果没有约束的话,共有 6 * 6 = 36 种可能的组合。但是根据 rollMax 数组,数字 1 和 2 最多连续出现一次,所以不会出现序列 (1,1) 和 (2,2)。因此,最终答案是 36-2 = 34。

示例 2:

输入:n = 2, rollMax = [1,1,1,1,1,1]
输出:30

示例 3:

输入:n = 3, rollMax = [1,1,1,2,2,3]
输出:181

提示:

  • 1 <= n <= 5000
  • rollMax.length == 6
  • 1 <= rollMax[i] <= 15

如果想查看本题目是哪家公司的面试题,请参考以下免费链接: https://leetcode.jp/problemdetail.php?id=1223

解题思路分析:

这道题可以使用DP也可以使用递归加memo数组来做。其实这两种手法的时间复杂度是一样的。

理论上如果没有连续投掷的次数限制,结果应该为6的N次方。加上次数限制之后问题就变得稍微复杂一些,我们要判断当前投掷时哪些数字不能出现。我们可以利用一个dfs递归方法,遍历每一种可能。方法的参数需要传入前一次投掷的数字,以及前数字连续出现的次数。方法内部,我们循环6个数字,如果与前数字不同则一定能被掷出,如果相同,则看前数字连续出现的次数是否达到要求的上限,没达到是也可被掷出,反之则不能。如果当前数字能被投掷,则继续向下dfs。累加6个数字的dfs结果构成当前的返回结果。

看下实现代码:

Integer[][][] memo; // 记忆数组,避免重复计算
public int dieSimulator(int n, int[] rollMax) {
    // 初始化记忆数组
    memo = new Integer[7][16][n+1];
    return help(n, rollMax, 0, 0); // 开始dfs所有线路
}
// preNum为前一次投掷的数字
// length代表前数字连续出现的次数
private int help(int n, int[] rollMax, int preNum, int length){
    if(n==0){
        return 1;
    }
    // 记忆数组不为空,直接返回该值
    if(memo[preNum][length][n] != null){
        return memo[preNum][length][n];
    }
    int sum=0; // 返回值
    for(int i=1; i<=6;i++){
        // 当前数字等于前数字,并且连续次数没达到上限
        if(i==preNum && length<rollMax[i-1]){
            // 当前数字可以继续dfs,投掷次数减一,连续长度加一
            sum=(sum+help(n-1, rollMax, i, length+1))%1000000007;
        }else if(i!=preNum){
            // 当前数字与前数字不同
            // 当前数字可以继续dfs,投掷次数减一,连续为1
            sum=(sum+help(n-1, rollMax, i, 1))%1000000007;
        }
    }
    memo[preNum][length][n] = sum; // 将结果保存至记忆数组
    return sum;
}

本题解法执行时间为29ms。

Runtime: 29 ms, faster than 53.62% of Java online submissions for Dice Roll Simulation.

Memory Usage: 42.2 MB, less than 100.00% of Java online submissions for Dice Roll Simulation.

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