1027. 最长等差数列(Python)

难度:★★★☆☆
类型:数组
方法:动态规划,哈希表

题目

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给定一个整数数组 A,返回 A 中最长等差子序列的长度。

回想一下,A 的子序列是列表 A[i_1], A[i_2], ..., A[i_k] 其中 0 <= i_1 < i_2 < ... < i_k <= A.length - 1。并且如果 B[i+1] - B[i]( 0 <= i < B.length - 1) 的值都相同,那么序列 B 是等差的。

示例 1:

输入:[3,6,9,12]
输出:4
解释:
整个数组是公差为 3 的等差数列。

示例 2:

输入:[9,4,7,2,10]
输出:3
解释:
最长的等差子序列是 [4,7,10]。

示例 3:

输入:[20,1,15,3,10,5,8]
输出:4
解释:
最长的等差子序列是 [20,15,10,5]。

提示:

2 <= A.length <= 2000
0 <= A[i] <= 10000

解答

对于数组问题,如果寻找连续子数组,可以使用双指针法或滑动窗口等方法,但是对于非连续子数组,最好使用动态规划。

【数组定义】
这道题特殊的是,我们不仅需要知道当前的遍历信息,也就是两个数字之间的差值,还需要知道历史信息,也就是曾经遍历时是否出现过差值一样的情况。对于需要知道历史信息的遍历过程,我们使用哈希表作为暂存器,达到快速检索的功能。

定义字典dp,字典的键是一个元组,里面包含两个元素,第一个是元素下标index,第二个是以index处元素结尾的等差数列的步长step,字典的值是该等差数列的长度。举个例子,对于数组[1,2,3,5,9,11,12,15],字典{(6, 3):3}表达的含义就是以A[6]=15结尾,步长为3的等差数列的长度为3,也就是[9,12,15]。

【初始状态】
将字典dp设置为空即可,我们要在里面添加元素。

【递推公式】
dp的填充需要两重嵌套,成对的研究数组中两个位置previous,end,previous<end,它们的差值step = A[end] - A[previous],我们就要看了,(previous, step)是否已经出现在dp中,如果是,则说明,end位置所在元素可以接在以previous结尾,以step为步长的等差数组中,则dp数组中添加状态dp[(end, step)]=dp[(previous, step)]+1,加一意思是加入了end位置处的元素,否则,说明end和previous确定了一个新的只含有两个元素的等差数组,dp[(end, step)]=2,两种情况合二为一,就是dp[(end, step)] = dp.get((previous, step), 1) + 1。

遍历过程中,需要及时的更新最终结果max_ans = max(max_ans, dp[(end, step)]),或者在最后给出max(dp.values())。

class Solution:
    def longestArithSeqLength(self, A) -> int:
        dp = dict()
        for end in range(1, len(A)):
            for previous in range(end):
                step = A[end] - A[previous]
                dp[(end, step)] = dp.get((previous, step), 1) + 1
        return max(dp.values())

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