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预测赢家

486. 预测赢家

给定一个表示分数的非负整数数组。 玩家 1 从数组任意一端拿取一个分数,随后玩家 2 继续从剩余数组任意一端拿取分数,然后玩家 1 拿,…… 。每次一个玩家只能拿取一个分数,分数被拿取之后不再可取。直到没有剩余分数可取时游戏结束。最终获得分数总和最多的玩家获胜。

给定一个表示分数的数组,预测玩家1是否会成为赢家。你可以假设每个玩家的玩法都会使他的分数最大化。

示例 1:

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输入:[1, 5, 2]
输出:False
解释:一开始,玩家1可以从1和2中进行选择。
如果他选择 2(或者 1 ),那么玩家 2 可以从 1(或者 2 )和 5 中进行选择。如果玩家 2 选择了 5 ,那么玩家 1 则只剩下 1(或者 2 )可选。
所以,玩家 1 的最终分数为 1 + 2 = 3,而玩家 2 为 5 。
因此,玩家 1 永远不会成为赢家,返回 False 。

示例 2:

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输入:[1, 5, 233, 7]
输出:True
解释:玩家 1 一开始选择 1 。然后玩家 2 必须从 5 和 7 中进行选择。无论玩家 2 选择了哪个,玩家 1 都可以选择 233 。
最终,玩家 1(234 分)比玩家 2(12 分)获得更多的分数,所以返回 True,表示玩家 1 可以成为赢家。

提示:

  • 1 <= 给定的数组长度 <= 20.
  • 数组里所有分数都为非负数且不会大于 10000000 。
  • 如果最终两个玩家的分数相等,那么玩家 1 仍为赢家。

方法一:递归

为了判断哪个玩家可以获胜,我们计算一个总分,为先手和后手得分之差。当数组中所有数字被拿取时,如果总分大于等于 0,则先手获胜,反之则后手获胜。

每次可以从数组头和数组尾拿取一个数字,然后轮到另一个玩家在剩下的部分选取数字。计算总分时,需要记录当前玩家是先手还是后手,判断当前玩家的 得分应该记为正还是负。当数组中剩下的数字多于一个时,当前玩家会选择最优的方案,使自己的分数最大化,因此对两种方案分别计算当前玩家可以得到的分数,其中的最大值为当前玩家最多可以得到的分数。

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class Solution {
public boolean PredictTheWinner(int[] nums) {
return total(nums, 0, nums.length - 1, 1) >= 0;
}
//turn 为 1 代表先手,为 -1 代表后手
public int total(int[] nums, int start, int end, int turn){
//数组中只剩一个元素
if(start == end){
return nums[start] * turn;
}
//当前玩家选择数组头的元素
int scoreStart = total(nums, start + 1, end, -turn) + nums[start] * turn;
//当前玩家选择数组尾的元素
int scoreEnd = total(nums, start, end - 1, -turn) + nums[end] * turn;
//当为先手时,选择分数最大的;当为后手时,选择分数最小的
return Math.max(scoreStart * turn, scoreEnd * turn) * turn;
}
}

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时间复杂度O(2^n),n 是数组的长度。

空间复杂度O(n),n 是数组的长度。

方法二:动态规划

定义二维数组 dp,其行数和列数都等于数组的长度,dp[i][j] 表示当前数组剩下的部分为下标 i 到下标 j时,当前玩家与另一个玩家的分数只差的最大值,注意当前玩家不一定是先手。

只有当 i <= j 时才有意义,当 i = j 时,只剩一个数字,当前玩家只能拿取这个数字,因此对于所有 0 <= i < nums.length,都有dp[i][i] = nums[i]

i < j 时,当前玩家可以选择 nums[i] 或 nums[j],然后轮到另一个玩家在数组剩下的部分选取数字。在两种方案中,当前玩家会选择最优的方案,使自己的分数最大化。得到转台方程:
$$
dp[i][j] = max(nums[i] - dp[i + 1][j], nums[j] - dp[i][j - 1])
$$
nums[i] - dp[i + 1][j]代表选择数组头的元素减去另一个玩家的分数之差,nums[j] - dp[i][j - 1]代表选择数组尾的元素减去另一个玩家的分数之差。

最后判断 dp[0][nums.length - 1]的值,如果大于等于 0 则先手得分大于后手得分,先手赢,反之则后手赢。

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class Solution {
public boolean PredictTheWinner(int[] nums) {
int length = nums.length;
int[][] dp = new int[length][length];
for(int i = 0; i < length; i++){
dp[i][i] = nums[i];
}
for(int i = length - 2; i >= 0; i--){
for(int j = i + 1; j < length; j++){
dp[i][j] = Math.max(nums[i] - dp[i + 1][j], nums[j] - dp[i][j - 1]);
}
}
return dp[0][length - 1] >= 0;
}
}

时间复杂度O(n^2),n 是数组的长度。

空间复杂度O(n^2),n 是数组的长度。

我们可以对空间复杂度进行优化.

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class Solution {
public boolean PredictTheWinner(int[] nums) {
int length = nums.length;
int[] dp = new int[length];
for(int i = 0; i < length; i++){
dp[i] = nums[i];
}
for(int i = length - 2; i >= 0; i--){
for(int j = i + 1; j < length; j++){
dp[j] = Math.max(nums[i] - dp[j], nums[j] - dp[j - 1]);
}
}
return dp[length - 1] >= 0;
}
}

时间复杂度O(n^2),n 是数组的长度。

空间复杂度O(n),n 是数组的长度。