两道简单的套公式算法题:杨辉三角

Published on with 661 views and 1 comments

本文首发于公众号「五分钟学算法」,是图解 LeetCode 系列文章之一。

个人网站:https://www.cxyxiaowu.com

杨辉三角应该是大家很早就接触到的一个数学知识,它有很多有趣的性质:

  • 每个数字等于上一行的左右两个数字之和,即 C(n+1,i) = C(n,i) + C(n,i-1)
  • 每行数字左右对称,由 1 开始逐渐变大
  • 第 n 行的数字有 n 项
  • 第 n 行的第 m 个数和第 n - m + 1 个数相等 ,为组合数性质之一
  • ( a + b )n的展开式中的各项系数依次对应杨辉三角的第 ( n + 1 ) 行中的每一项
  • 。。。

杨辉三角

题目来源于 LeetCode 上第 118 号问题:杨辉三角。题目难度为 Easy,目前通过率为 61.8% 。

题目描述

给定一个非负整数 *numRows,*生成杨辉三角的前 numRows 行。

img

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: 5
输出:
[
     [1],
    [1,1],
   [1,2,1],
  [1,3,3,1],
 [1,4,6,4,1]
]

题目解析

这道题目在各大高校的习题中经常出现。

对于本题而言,利用性质 1 :每一行的首个和结尾一个数字都是 1,从第三行开始,中间的每个数字都是上一行的左右两个数字之和。

代码实现

class Solution {
    public List<List<Integer>> generate(int numRows) {
        
     List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
     if (numRows < 1) return result;

    for (int i = 0; i < numRows; ++i) {
      //扩容
      List<Integer> list = Arrays.asList(new Integer[i+1]);
      list.set(0, 1); list.set(i, 1);
      for (int j = 1; j < i; ++j) {
        //等于上一行的左右两个数字之和
        list.set(j, result.get(i-1).get(j-1) + result.get(i-1).get(j));
      }
      result.add(list);
     }
    return result;   
        
    }
}

杨辉三角II

题目来源于 LeetCode 上第 119 号问题:杨辉三角II。题目难度为 Easy,目前通过率为 55.5% 。

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 k 行。

img

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?

题目解析

这道题目的难点与思考点在于题目有额外限制条件,程序只能使用 O(k) 的额外空间,因此无法通过累加的方式将每一行都输出打印。

这里依旧使用杨辉三角的规律,很隐藏的规律:对于杨辉三角的同一行,第 ( i + 1) 项是第 i 项的( k - i ) /( i + 1 ) 倍。

比如:

  • 第 k 索引行的第 0 项:1
  • 第 k 索引行的第 1 项:1 * k
  • 第 k 索引行的第 2 项:1 * k * ( k - 1) / 2
  • 第 k 索引行的第 3 项:[1 * k * ( k - 1) / 2 ] * ( k - 2 ) / 3

代码实现

class Solution {
  public List<Integer> getRow(int rowIndex) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>(rowIndex + 1);
        long index = 1;
        for (int i = 0; i <= rowIndex; i++) {
            res.add((int) index);
            index = index * ( rowIndex - i ) / ( i + 1 );
        }
        return res; 
  }
}

一个有趣的结论

感兴趣小伙伴的可以搜索一下李永乐讲得抽奖概率相关的视频,里面提及到了很多杨辉三角的神奇特点。

Responses
  • 有小朋友问我抽奖的问题\手动滑稽

    Reply