贼偷窃策略升级:圆环房屋里的最大金额

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在本篇关于算法设计与应用基础的题目中,我们讨论的是经典的计算机编程问题——"HouseRobberII"(第213题),它源于一个虚构的故事,讲述了一个小偷在连续两次作案后找到了一个新地点,这个地点的房子排成一圈,形成了一个循环结构。与之前街道上的房屋安全系统相同,小偷的目标是确定在不引起警方警觉的情况下,他能够窃取的最大金额。 问题的关键在于动态规划的解决方案。首先,如果列表(代表每个房子的金额)为空,那么答案就是0,因为没有房子可以偷。如果列表只有一个元素,直接返回该元素,因为在这种情况下,偷窃一次就能获得最大价值。当列表有两个元素时,取这两个元素中的较大值作为最大可能收益,因为可以先偷第一个,然后立即离开。 对于长度大于2的列表,问题可以分解为两个子问题:一是从第一个房子到倒数第二个房子(不包括最后一个)的最大偷窃金额,二是从第二个房子到最后一个房子的最大偷窃金额。通过维护两个列表result1和result2,分别存储这两个子问题的解,我们可以使用滚动数组(或滑动窗口)的方法来逐步更新结果。具体步骤如下: 1. 初始化result1,存储0到n-2(不包括n-1)的和,同时创建result2的副本。 2. 对于长度为2的情况,直接计算并返回nums[0]和nums[1]中的较大值。 3. 当列表长度大于2时: a. 将第一个房子(nums[0])加入result1的第一个位置,并初始化result1的前两个元素为nums[0]和nums[0]与nums[1]中的较大值。 b. 从第三个元素开始,每次迭代更新result1[i],取当前元素与result1[i-2](即上一阶段的和)加上nums[i]的最大值。 c. 同理,将第二个房子(nums[1])加入result2的第一个位置,然后按类似方式更新result2。 d. 最后,返回result1和result2的最后一个元素中的较大值,即为最大偷窃金额。 这段代码用Python实现了一个名为Solution的类,其中的rob方法就是根据上述逻辑来解决HouseRobberII问题。通过递归地处理子问题,并利用空间优化,避免了重复计算,这种技巧在动态规划问题中非常常见。理解并熟练运用这种方法,可以帮助学生更好地掌握动态规划在实际问题中的应用。