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主题
打家劫舍V算法问题求解与多语言实现。
摘要
本文详细解析了力扣3840题打家劫舍V,通过动态规划解决相邻同色房屋不可同偷的最大收益问题,并给出Go、Python、C++多语言代码。
关键信息
- 1 相邻同色房屋不能同时偷的动态规划解法。
- 2 使用O(n)时间和O(1)空间复杂度。
- 3 提供了Go、Python、C++三种语言实现。
2026-06-12:打家劫舍 V。用go语言,你现在要处理一个“相邻房屋不能同色同时偷”的求最大收益问题:
• 有 n 间沿街房屋,第 i 间房屋里有 nums[i] 金额。
• 每间房屋还有一个颜色代码 colors[i]。
• 规则是:如果两间房屋相邻(下标 i 和 i+1)且它们的颜色代码相同,那么这两间不能同时被偷。
• 在满足上述限制的前提下,选择要偷的房屋,使得获得的总金额最大。
• 请输出在最优选择下能得到的最大总金额。
1 <= n == nums.length == colors.length <= 100000。
1 <= nums[i], colors[i] <= 100000。
输入: nums = [10,1,3,9], colors = [1,1,1,2]。
输出: 22。
解释:
选择第 i = 0 间房屋(金额为 10)、第 i = 2 间房屋(金额为 3)和第 i = 3 间房屋(金额为 9)。
此选择是合法的,因为第 i = 0 和 i = 2 间房屋不相邻,且第 i = 2 和 i = 3 间房屋颜色不同。
因此,偷窃的总金额为 10 + 3 + 9 = 22。
题目来自力扣3840。
一、逐轮分步演算完整流程(以示例nums=[10,1,3,9]、colors=[1,1,1,2]为例) 初始化阶段(i=0,第一间房屋)
房屋0:金额10,颜色1
• 数组长度不为0,跳过边界返回0逻辑
• f1初始化为0:不偷0号房,收益0
• f2初始化为10:偷0号房,收益10
当前状态:f1=0(不偷0),f2=10(偷0)
第一轮循环:i=1(第二间房屋,金额1,颜色1)
对比相邻颜色:colors[1]=1,colors[0]=1,相邻同色,触发同色分支逻辑。
规则:i和i-1同色,不能同时偷i和i-1,因此偷当前i的方案只能来自「不偷i-1的收益f1 + 当前房屋金额」,再和「不偷当前i,保留偷i-1的收益f2」取更大值作为money。
1. 候选1(偷1号房):f1 + nums[1] = 0 + 1 = 1
2. 候选2(不偷1号房):f2 = 10
3. 二者取大,money = max(1,10) = 10
4. 滚动更新状态:
f1 = 旧f2 = 10(现在f1代表不偷1号房的最大收益)
f2 = money = 10(现在f2代表偷1号房的最大收益)
本轮结束状态:f1=10,f2=10
第二轮循环:i=2(第三间房屋,金额3,颜色1)
对比相邻颜色:colors[2]=1,colors[1]=1,相邻同色,再次进入同色分支。
1. 候选1(偷2号房):f1 + nums[2] = 10 + 3 = 13
2. 候选2(不偷2号房):f2 = 10
3. 二者取大,money = max(13,10) = 13
4. 滚动更新状态:
f1 = 旧f2 = 10(不偷2号房最大收益)
f2 = money = 13(偷2号房最大收益)
本轮结束状态:f1=10,f2=13
解读:此时偷2号房最优收益13,对应方案是不偷1号、偷0号+偷2号(10+3=13),和题目最优方案中间步骤匹配。
第三轮循环:i=3(第四间房屋,金额9,颜色2)
对比相邻颜色:colors[3]=2,colors[2]=1,相邻异色,进入异色分支逻辑。
规则:i和i-1颜色不同,无偷窃冲突,可以同时偷i-1和i,因此偷当前i的收益 = 偷i-1的最大收益f2 + 当前房屋金额,直接赋值给money。
1. money = f2 + nums[3] = 13 + 9 = 22
2. 滚动更新状态:
f1 = 旧f2 = 13(不偷3号房的最大收益)
f2 = money = 22(偷3号房的最大收益)
本轮结束状态:f1=13,f2=22
循环结束,返回结果
循环遍历完所有4间房屋,最终f2存储遍历到最后一间房屋、偷最后一间时的全局最大收益,返回22,和题目输出一致。
二、通用算法完整逻辑步骤(脱离示例,通用处理任意n间房屋) 步骤1:边界判断
如果房屋总数n=0,不存在可偷窃房屋,直接返回总收益0。
步骤2:DP状态初始化(处理第0号首间房屋)
• f1:不偷第0间,收益固定为0;
• f2:偷第0间,收益等于第一间房屋金额nums[0];
步骤3:从第1间到最后一间,依次遍历每一间房屋i(循环i=1 ~ n-1)
每一次循环执行固定三步:
步骤3.1 判断当前i和前一间i-1的颜色关系
分支A:colors[i] != colors[i-1](相邻异色)
相邻异色无偷窃冲突,可以同时偷前一间和当前间。
当前房屋偷窃最优收益money = 偷前一间的最大收益f2 + 当前房屋金额nums[i]
分支B:colors[i] == colors[i-1](相邻同色)
相邻同色不能两间都偷,有两种选择:
1. 不偷当前房屋:收益=偷前一间的收益f2;
2. 偷当前房屋:只能不偷前一间,收益=不偷前一间的收益f1 + nums[i];
取两种选择里数值更大的作为money。
步骤3.2 滚动更新DP状态变量
完成money计算后,刷新两个状态变量,为下一间房屋遍历做准备:
1. f1 赋值为原来的f2:下一轮中,f1代表「不偷当前i号房」的最大收益;
2. f2 赋值为本轮算出的money:下一轮中,f2代表「偷当前i号房」的最大收益。
步骤4:遍历全部房屋后输出结果
循环结束后,f2保存的是遍历到最后一间房屋、包含偷最后一间方案的全局最大总金额,直接返回f2作为答案。
三、时间复杂度、额外空间复杂度分析 1. 时间复杂度 O(n)
n为房屋总数,算法仅执行一次单层for循环,循环执行次数恰好n-1次;
循环内部仅包含颜色比较、简单四则运算、大小比较,所有操作都是常数时间O(1);
无嵌套循环、无排序、无递归,整体时间复杂度线性O(n),可以满足题目n≤100000的数据规模。
2. 额外空间复杂度 O(1)
输入的nums、colors属于题目给定输入数组,不计入算法额外空间;
算法内部仅永久开辟3个固定变量:f1、f2、money,变量数量不随房屋数量n变化;
没有创建DP数组、切片、哈希表等随n扩容的数据结构;
仅使用常数级临时存储空间,额外空间复杂度为O(1)。
Go完整代码如下:
package main
import (
"fmt"
)
func rob(nums []int, colors []int)int64 {
iflen(nums) == 0 {
return0
}
f1 := int64(0)
f2 := int64(nums[0])
n := len(nums)
for i := 1; i < n; i++ {
var money int64
if colors[i] != colors[i-1] {
money = f2 + int64(nums[i])
} else {
if f1+int64(nums[i]) > f2 {
money = f1 + int64(nums[i])
} else {
money = f2
}
}
f1 = f2
f2 = money
}
return f2
}func main() {
nums := []int{10, 1, 3, 9}
colors := []int{1, 1, 1, 2}
result := rob(nums, colors)
fmt.Println(result)
}
![]()
Python完整代码如下:
# -*-coding:utf-8-*-
from typing import List
class Solution:
def rob(self, nums: List[int], colors: List[int]) -> int:
iflen(nums) == 0:
return0
f1 = 0
f2 = nums[0]
n = len(nums)
for i in range(1, n):
if colors[i] != colors[i-1]:
money = f2 + nums[i]
else:
money = max(f1 + nums[i], f2)
f1 = f2
f2 = money
return f2if __name__ == "__main__":
nums = [10, 1, 3, 9]
colors = [1, 1, 1, 2]
result = Solution().rob(nums, colors)
print(result)
![]()
C++完整代码如下:
using namespace std;
long long rob(vector& nums, vector& colors) {
if (nums.empty()) {
return0;
}
long long f1 = 0;
long long f2 = nums[0];
int n = nums.size();
for (int i = 1; i < n; i++) {
long long money;
if (colors[i] != colors[i-1]) {
money = f2 + nums[i];
} else {
money = max(f1 + nums[i], f2);
}
f1 = f2;
f2 = money;
}
return f2;
}int main() {
vector nums = {10, 1, 3, 9};
vector colors = {1, 1, 1, 2};
long long result = rob(nums, colors);
cout << result << endl;
return0;
}
![]()
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