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困难
1927
第 26 场双周赛 Q4
数组
动态规划

English Version

题目描述

给你一个整数数组 cost 和一个整数 target 。请你返回满足如下规则可以得到的 最大 整数:

  • 给当前结果添加一个数位(i + 1)的成本为 cost[i] (cost 数组下标从 0 开始)。
  • 总成本必须恰好等于 target 。
  • 添加的数位中没有数字 0 。

由于答案可能会很大,请你以字符串形式返回。

如果按照上述要求无法得到任何整数,请你返回 "0" 。

 

示例 1:

输入:cost = [4,3,2,5,6,7,2,5,5], target = 9
输出:"7772"
解释:添加数位 '7' 的成本为 2 ,添加数位 '2' 的成本为 3 。所以 "7772" 的代价为 2*3+ 3*1 = 9 。 "977" 也是满足要求的数字,但 "7772" 是较大的数字。
 数字     成本
  1  ->   4
  2  ->   3
  3  ->   2
  4  ->   5
  5  ->   6
  6  ->   7
  7  ->   2
  8  ->   5
  9  ->   5

示例 2:

输入:cost = [7,6,5,5,5,6,8,7,8], target = 12
输出:"85"
解释:添加数位 '8' 的成本是 7 ,添加数位 '5' 的成本是 5 。"85" 的成本为 7 + 5 = 12 。

示例 3:

输入:cost = [2,4,6,2,4,6,4,4,4], target = 5
输出:"0"
解释:总成本是 target 的条件下,无法生成任何整数。

示例 4:

输入:cost = [6,10,15,40,40,40,40,40,40], target = 47
输出:"32211"

 

提示:

  • cost.length == 9
  • 1 <= cost[i] <= 5000
  • 1 <= target <= 5000

解法

方法一:动态规划(背包问题)

我们定义 $f[i][j]$ 表示使用前 $i$ 个数位,花费恰好为 $j$ 的情况下,能够得到的最大位数。初始时,$f[0][0]=0$,其余为 $-\infty$

考虑 $f[i][j]$,第 $i$ 个数的花费为 $c = cost[i-1]$,如果 $j \lt c$,那么我们无法选取第 $i$ 个数位,此时有 $f[i][j]=f[i-1][j]$;否则我们可以选取第 $i$ 个数位,此时有 $f[i][j]=f[i][j-c]+1$

如果 $f[9][target] \lt 0$,那么说明无法得到满足要求的整数,返回 "0" 即可。

否则,我们需要从 $f[9][target]$ 开始,倒推出每一位的数字。我们可以使用一个数组 $g[i][j]$ 记录 $f[i][j]$ 的上一个状态,从而倒推出每一位的数字。

具体地,在状态转移时,如果 $j \lt c$,或者 $f[i][j-c]+1 \lt f[i-1][j]$,那么我们不选取第 $i$ 个数位,此时有 $g[i][j]=j$;否则我们选取第 $i$ 个数位,此时有 $g[i][j]=j-c$

最后,我们定义 $i = 9$, $j = target$,从 $g[i][j]$ 开始不断地倒推,如果 $g[i][j]=j$,说明数字 $i$ 没有被选取,我们令 $i = i - 1$;否则说明数字 $i$ 被选取,我们令 $j = g[i][j]$,并将数字 $i$ 加入答案中。重复上述操作,直到 $i = 0$

时间复杂度 $O(m \times n)$,空间复杂度 $O(m \times n)$,其中 $m$$n$ 分别为数组 $cost$$target$ 的长度。

Python3

class Solution:
    def largestNumber(self, cost: List[int], target: int) -> str:
        f = [[-inf] * (target + 1) for _ in range(10)]
        f[0][0] = 0
        g = [[0] * (target + 1) for _ in range(10)]
        for i, c in enumerate(cost, 1):
            for j in range(target + 1):
                if j < c or f[i][j - c] + 1 < f[i - 1][j]:
                    f[i][j] = f[i - 1][j]
                    g[i][j] = j
                else:
                    f[i][j] = f[i][j - c] + 1
                    g[i][j] = j - c
        if f[9][target] < 0:
            return "0"
        ans = []
        i, j = 9, target
        while i:
            if j == g[i][j]:
                i -= 1
            else:
                ans.append(str(i))
                j = g[i][j]
        return "".join(ans)

Java

class Solution {
    public String largestNumber(int[] cost, int target) {
        final int inf = 1 << 30;
        int[][] f = new int[10][target + 1];
        int[][] g = new int[10][target + 1];
        for (var e : f) {
            Arrays.fill(e, -inf);
        }
        f[0][0] = 0;
        for (int i = 1; i <= 9; ++i) {
            int c = cost[i - 1];
            for (int j = 0; j <= target; ++j) {
                if (j < c || f[i][j - c] + 1 < f[i - 1][j]) {
                    f[i][j] = f[i - 1][j];
                    g[i][j] = j;
                } else {
                    f[i][j] = f[i][j - c] + 1;
                    g[i][j] = j - c;
                }
            }
        }
        if (f[9][target] < 0) {
            return "0";
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 9, j = target; i > 0;) {
            if (j == g[i][j]) {
                --i;
            } else {
                sb.append(i);
                j = g[i][j];
            }
        }
        return sb.toString();
    }
}

C++

class Solution {
public:
    string largestNumber(vector<int>& cost, int target) {
        const int inf = 1 << 30;
        vector<vector<int>> f(10, vector<int>(target + 1, -inf));
        vector<vector<int>> g(10, vector<int>(target + 1));
        f[0][0] = 0;
        for (int i = 1; i <= 9; ++i) {
            int c = cost[i - 1];
            for (int j = 0; j <= target; ++j) {
                if (j < c || f[i][j - c] + 1 < f[i - 1][j]) {
                    f[i][j] = f[i - 1][j];
                    g[i][j] = j;
                } else {
                    f[i][j] = f[i][j - c] + 1;
                    g[i][j] = j - c;
                }
            }
        }
        if (f[9][target] < 0) {
            return "0";
        }
        string ans;
        for (int i = 9, j = target; i;) {
            if (g[i][j] == j) {
                --i;
            } else {
                ans += '0' + i;
                j = g[i][j];
            }
        }
        return ans;
    }
};

Go

func largestNumber(cost []int, target int) string {
	const inf = 1 << 30
	f := make([][]int, 10)
	g := make([][]int, 10)
	for i := range f {
		f[i] = make([]int, target+1)
		g[i] = make([]int, target+1)
		for j := range f[i] {
			f[i][j] = -inf
		}
	}
	f[0][0] = 0
	for i := 1; i <= 9; i++ {
		c := cost[i-1]
		for j := 0; j <= target; j++ {
			if j < c || f[i][j-c]+1 < f[i-1][j] {
				f[i][j] = f[i-1][j]
				g[i][j] = j
			} else {
				f[i][j] = f[i][j-c] + 1
				g[i][j] = j - c
			}
		}
	}
	if f[9][target] < 0 {
		return "0"
	}
	ans := []byte{}
	for i, j := 9, target; i > 0; {
		if g[i][j] == j {
			i--
		} else {
			ans = append(ans, '0'+byte(i))
			j = g[i][j]
		}
	}
	return string(ans)
}

TypeScript

function largestNumber(cost: number[], target: number): string {
    const inf = 1 << 30;
    const f: number[][] = Array(10)
        .fill(0)
        .map(() => Array(target + 1).fill(-inf));
    const g: number[][] = Array(10)
        .fill(0)
        .map(() => Array(target + 1).fill(0));
    f[0][0] = 0;
    for (let i = 1; i <= 9; ++i) {
        const c = cost[i - 1];
        for (let j = 0; j <= target; ++j) {
            if (j < c || f[i][j - c] + 1 < f[i - 1][j]) {
                f[i][j] = f[i - 1][j];
                g[i][j] = j;
            } else {
                f[i][j] = f[i][j - c] + 1;
                g[i][j] = j - c;
            }
        }
    }
    if (f[9][target] < 0) {
        return '0';
    }
    const ans: number[] = [];
    for (let i = 9, j = target; i; ) {
        if (g[i][j] === j) {
            --i;
        } else {
            ans.push(i);
            j = g[i][j];
        }
    }
    return ans.join('');
}