IOS 算法(中级篇) ----- 零钱兑换 II

给你一个整数数组 coins 表示不同面额的硬币,另给一个整数 amount 表示总金额。
请你计算并返回可以凑成总金额的硬币组合数。如果任何硬币组合都无法凑出总金额,返回 0 。
假设每一种面额的硬币有无限个。
题目数据保证结果符合 32 位带符号整数。

例子

输入:amount = 5, coins = [1, 2, 5]
输出:4
解释:有四种方式可以凑成总金额:
5=5
5=2+2+1
5=2+1+1+1
5=1+1+1+1+1
示例 2:

输入:amount = 3, coins = [2]
输出:0
解释:只用面额 2 的硬币不能凑成总金额 3 。
示例 3:

输入:amount = 10, coins = [10]
输出:1

提示:

1 <= coins.length <= 300
1 <= coins[i] <= 5000
coins 中的所有值 互不相同
0 <= amount <= 5000


解题思路

典型的动态规划问题, 它利用了之前计算的结果来更新当前的结果,这是动态规划的典型特点。

初始化: 我们创建一个数组 dp,长度为 amount + 1,用来存储每个金额对应的组合数。
dp[0] 初始化为: 1,因为凑成金额 0, 只有一种,即不用任何硬币。

遍历硬币: 我们遍历给定的硬币数组 coins。对于每个硬币 coin,我们更新 dp 数组。

更新 dp 数组:

  • 对于每个硬币 coin,我们从 coin 开始遍历 dp 数组,直到 amount
  • 对于每个金额 i,我们更新 dp[i] 的值。
  • 更新规则是 dp[i] = dp[i] + dp[i - coin]。这意味着凑成金额 i 的组合数等于之前计算的组合数 (dp[i]) 加上凑成金额 i - coin 的组合数 (dp[i - coin])

对于每个硬币,我们可以选择使用它或不使用它。如果我们选择使用这个硬币,那么问题就变成了凑成金额 i - coin 的组合数,而i - coin 金额组合数在之前的步骤中计算过了。

返回结果: 最后,dp[amount] 就是我们要求的结果,即凑成总金额 amount 的组合数。

代码:

未翻译版
    func change(_ amount: Int, _ coins: [Int]) -> Int {
        
        var dp = [Int](repeating: 0, count: amount + 1)
        dp[0] = 1

        for coin in coins {
            if coin > amount { return dp[amount] }
            for i in coin...amount {
                dp[i] += dp[i - coin]
            }
        }

        return dp[amount]
    }
翻译版
    func change(_ amount: Int, _ coins: [Int]) -> Int {
        
        // 定义0 ~ amount 的可变数组, 代表 0 ~ 总金额 之间的所有情况
        var dp = [Int](repeating: 0, count: amount + 1)

        // 凑成总金额为0 的时候, 只有1种可能, 不掏
        dp[0] = 1

        // 遍历硬币数组
        for coin in coins {

            // 如果当前硬币大于总金额, 直接返回 dp[amount]
            // 例如: coins = [2], amount = 1 这种
            // 或 coins = [2, 100, 101], amount = 3, 
            // 遍历到 100 这种, 超过要求总金额, 没必要继续遍历
            if coin > amount { return dp[amount] }

            // 遍历 当前硬币 ~ 总金额, 计算每种金额需要情况
            for i in coin...amount {

                // 凑成总金额 i 的方式
                // 等于原来的组合数 加上凑成总金额 i - coin 的组合数
                // 例如 coins = [1, 2, 3], amount = 5
                // dp = [1, 0, 0, 0, 0, 0] 数组下标为对应总金额
                // 当 i = 1, 硬币为1, 遍历完
                // dp = [1, 1, 1, 1, 1, 1]
                // 总金额如果是 0, 1种情况
                // 总金额如果是 1, 1种情况
                // ...
                // 总金额如果是 5, 1种情况, 1+1+1+1+1

                // 当 i = 2, 硬币为2, 须用2硬币
                // 那么总金额为2的情况, 
                // 为当前总金额2组合数+总金额0组合数  2+0
                // 即 dp[2] + dp[0], 
                // dp[2] = dp[2] + dp[2 - 2] =  dp[2] + dp[0] 

                // 同理, 须用2硬币, 总金额为3的情况 2+1 
                // 为当前总金额3组合数+总金额1组合数  即 dp[3] + dp[1]
                // dp[3] = dp[3] + dp[3 - 2] =  dp[3] + dp[1] 

                // 同理, 须用2硬币, 总金额为4的情况 2+2
                // 为当前总金额4组合数+总金额2组合数  即 dp[4] + dp[2]
                // dp[4] = dp[4] + dp[4 - 2] =  dp[4] + dp[2] 

                // 同理, 须用2硬币, 总金额为5的情况 2+3
                // 为当前总金额4组合数+总金额3组合数  即 dp[5] + dp[3]
                // dp[5] = dp[5] + dp[5 - 2] =  dp[5] + dp[3] 
                 
                dp[i] += dp[i - coin]
            }
        }


        // 返回凑成总金额情况
        return dp[amount]
    }
时间复杂度:

O(n * m),其中 n 是金额(amount)的大小,m 是硬币种类(coins 数组的长度)的数量。这是因为我们需要对每种硬币进行遍历,并且对每个金额从该硬币面额到总金额进行更新。

空间复杂度:

O(n),其中 n 是金额(amount)的大小。我们需要一个长度为 n + 1 的数组来存储从 0 到 n 的每个金额对应的组合数。

题目来源:力扣(LeetCode) 感谢力扣爸爸 :)
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