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2140. 解决智力问题

题目描述

给你一个下标从 0 开始的二维整数数组 questions ，其中 questions[i] = [points_i, brainpower_i] 。

这个数组表示一场考试里的一系列题目，你需要 按顺序 （也就是从问题 0 开始依次解决），针对每个问题选择解决或者跳过操作。解决问题 i 将让你获得 points_i 的分数，但是你将无法解决接下来的 brainpower_i 个问题（即只能跳过接下来的 brainpower_i个问题）。如果你跳过问题 i ，你可以对下一个问题决定使用哪种操作。

比方说，给你 questions = [[3, 2], [4, 3], [4, 4], [2, 5]] ：

<ul>
	<li>如果问题&nbsp;<code>0</code>&nbsp;被解决了， 那么你可以获得&nbsp;<code>3</code>&nbsp;分，但你不能解决问题&nbsp;<code>1</code> 和&nbsp;<code>2</code>&nbsp;。</li>
	<li>如果你跳过问题&nbsp;<code>0</code>&nbsp;，且解决问题&nbsp;<code>1</code>&nbsp;，你将获得 <code>4</code> 分但是不能解决问题&nbsp;<code>2</code> 和&nbsp;<code>3</code>&nbsp;。</li>
</ul>
</li>

请你返回这场考试里你能获得的最高分数。

示例 1：

输入：questions = [[3,2],[4,3],[4,4],[2,5]]
输出：5
解释：解决问题 0 和 3 得到最高分。
- 解决问题 0 ：获得 3 分，但接下来 2 个问题都不能解决。
- 不能解决问题 1 和 2
- 解决问题 3 ：获得 2 分
总得分为：3 + 2 = 5 。没有别的办法获得 5 分或者多于 5 分。

示例 2：

输入：questions = [[1,1],[2,2],[3,3],[4,4],[5,5]]
输出：7
解释：解决问题 1 和 4 得到最高分。
- 跳过问题 0
- 解决问题 1 ：获得 2 分，但接下来 2 个问题都不能解决。
- 不能解决问题 2 和 3
- 解决问题 4 ：获得 5 分
总得分为：2 + 5 = 7 。没有别的办法获得 7 分或者多于 7 分。

提示：

1 <= questions.length <= 10⁵
questions[i].length == 2
1 <= points_i, brainpower_i <= 10⁵

解法

方法一：记忆化搜索

我们设计一个函数 $dfs(i)$，表示从第 $i$ 个问题开始解决，能够获得的最高分数。那么答案就是 $dfs(0)$。

函数 $dfs(i)$ 的计算方式如下：

如果 $i \geq n$，表示已经解决完所有问题，返回 $0$；
否则，设第 $i$ 个问题的分数为 $p$，需要跳过的问题数为 $b$，那么 $dfs(i) = \max(p + dfs(i + b + 1), dfs(i + 1))$。

为了避免重复计算，我们可以使用记忆化搜索的方法，用一个数组 $f$ 记录所有已经计算过的 $dfs(i)$ 的值。

时间复杂度 $O(n)$，空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 是问题的数量。

Python3

class Solution:
    def mostPoints(self, questions: List[List[int]]) -> int:
        @cache
        def dfs(i: int) -> int:
            if i >= len(questions):
                return 0
            p, b = questions[i]
            return max(p + dfs(i + b + 1), dfs(i + 1))

        return dfs(0)

Java

class Solution {
    private int n;
    private Long[] f;
    private int[][] questions;

    public long mostPoints(int[][] questions) {
        n = questions.length;
        f = new Long[n];
        this.questions = questions;
        return dfs(0);
    }

    private long dfs(int i) {
        if (i >= n) {
            return 0;
        }
        if (f[i] != null) {
            return f[i];
        }
        int p = questions[i][0], b = questions[i][1];
        return f[i] = Math.max(p + dfs(i + b + 1), dfs(i + 1));
    }
}

C++

class Solution {
public:
    long long mostPoints(vector<vector<int>>& questions) {
        int n = questions.size();
        long long f[n];
        memset(f, 0, sizeof(f));
        function<long long(int)> dfs = [&](int i) -> long long {
            if (i >= n) {
                return 0;
            }
            if (f[i]) {
                return f[i];
            }
            int p = questions[i][0], b = questions[i][1];
            return f[i] = max(p + dfs(i + b + 1), dfs(i + 1));
        };
        return dfs(0);
    }
};

Go

func mostPoints(questions [][]int) int64 {
	n := len(questions)
	f := make([]int64, n)
	var dfs func(int) int64
	dfs = func(i int) int64 {
		if i >= n {
			return 0
		}
		if f[i] > 0 {
			return f[i]
		}
		p, b := questions[i][0], questions[i][1]
		f[i] = max(int64(p)+dfs(i+b+1), dfs(i+1))
		return f[i]
	}
	return dfs(0)
}

TypeScript

function mostPoints(questions: number[][]): number {
    const n = questions.length;
    const f = Array(n).fill(0);
    const dfs = (i: number): number => {
        if (i >= n) {
            return 0;
        }
        if (f[i] > 0) {
            return f[i];
        }
        const [p, b] = questions[i];
        return (f[i] = Math.max(p + dfs(i + b + 1), dfs(i + 1)));
    };
    return dfs(0);
}

方法二：动态规划

我们定义 $f[i]$ 表示从第 $i$ 个问题开始解决，能够获得的最高分数。那么答案就是 $f[0]$。

考虑 $f[i]$，第 $i$ 个问题的分数为 $p$，需要跳过的问题数为 $b$。如果我们解决了第 $i$ 个问题，那么接下来我们需要解决 $b$ 个问题，因此 $f[i] = p + f[i + b + 1]$。如果我们跳过了第 $i$ 个问题，那么接下来我们从第 $i + 1$ 个问题开始解决，因此 $f[i] = f[i + 1]$。两者取最大值即可。状态转移方程如下：

$$ f[i] = \max(p + f[i + b + 1], f[i + 1]) $$

我们从后往前计算 $f$ 的值，最后返回 $f[0]$ 即可。

时间复杂度 $O(n)$，空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 是问题的数量。

Python3

class Solution:
    def mostPoints(self, questions: List[List[int]]) -> int:
        n = len(questions)
        f = [0] * (n + 1)
        for i in range(n - 1, -1, -1):
            p, b = questions[i]
            j = i + b + 1
            f[i] = max(f[i + 1], p + (0 if j > n else f[j]))
        return f[0]

Java

class Solution {
    public long mostPoints(int[][] questions) {
        int n = questions.length;
        long[] f = new long[n + 1];
        for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
            int p = questions[i][0], b = questions[i][1];
            int j = i + b + 1;
            f[i] = Math.max(f[i + 1], p + (j > n ? 0 : f[j]));
        }
        return f[0];
    }
}

C++

class Solution {
public:
    long long mostPoints(vector<vector<int>>& questions) {
        int n = questions.size();
        long long f[n + 1];
        memset(f, 0, sizeof(f));
        for (int i = n - 1; ~i; --i) {
            int p = questions[i][0], b = questions[i][1];
            int j = i + b + 1;
            f[i] = max(f[i + 1], p + (j > n ? 0 : f[j]));
        }
        return f[0];
    }
};

Go

func mostPoints(questions [][]int) int64 {
	n := len(questions)
	f := make([]int64, n+1)
	for i := n - 1; i >= 0; i-- {
		p := int64(questions[i][0])
		if j := i + questions[i][1] + 1; j <= n {
			p += f[j]
		}
		f[i] = max(f[i+1], p)
	}
	return f[0]
}

TypeScript

function mostPoints(questions: number[][]): number {
    const n = questions.length;
    const f = Array(n + 1).fill(0);
    for (let i = n - 1; i >= 0; --i) {
        const [p, b] = questions[i];
        const j = i + b + 1;
        f[i] = Math.max(f[i + 1], p + (j > n ? 0 : f[j]));
    }
    return f[0];
}

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