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C++如何实现动态规划求解硬币找零问题

落杰酱_8887

落杰酱_8887

发布时间:2026-07-11 11:06:59

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来源于php中文网

原创

硬币找零问题用一维dp[i]而非二维,因只求最少硬币数;dp[i]表示凑出金额i的最少硬币数,初始化dp[0]=0、其余为amount+1,避免溢出和误判;需过滤无效硬币并检查dp[i-c]是否可达。

c++如何实现动态规划求解硬币找零问题

硬币找零问题的 DP 状态定义为什么是 dp[i] 而不是 dp[i][j]

因为题目通常只要求「最少硬币数」,而非「方案数」或「是否恰好凑成」的多维判断,所以一维状态足够。设 dp[i] 表示凑出金额 i 所需的最少硬币数,初始时 dp[0] = 0,其余设为一个大值(如 INT_MAX 或 amount + 1),避免溢出。

常见错误是把 dp 初始化为 -1 或 0:前者导致后续更新逻辑混乱,后者会让未可达状态被误认为“只需 0 枚硬币”。

  • dp 数组大小必须是 amount + 1,下标要覆盖 0 到 amount
  • 若最终 dp[amount] 仍为初始大值,说明无法凑出,返回 -1
  • 硬币数组 coins 中可能含重复值或 0,需提前过滤:if (c amount) continue;

状态转移时为什么要用 dp[i - c] != INT_MAX 做安全检查

直接写 dp[i] = min(dp[i], dp[i - c] + 1) 会触发整数溢出:当 dp[i - c] 是 INT_MAX 时,加 1 变成负数,导致结果错误。这不是理论假设——实际输入如 coins = {2}、amount = 1 就会走到 i=1, c=2 的分支外,但若没过滤 c > i,仍可能访问 dp[-1](越界)或误用溢出值。

  • 推荐初始化为 dp[i] = amount + 1(而非 INT_MAX),这样 dp[i - c] + 1 不会溢出,且 amount + 1 天然大于任何合法解(最多用 amount 枚面值为 1 的硬币)
  • 循环内务必加 if (c ,跳过当前硬币过大情况
  • 不要在循环外对 coins 排序——DP 不依赖顺序,排序反而可能误导调试

为什么自底向上填表比记忆化递归更稳妥

记忆化递归(dfs(i))写起来直观,但容易栈溢出(amount 达 1e4 时递归深度可能超限),且忘记剪枝 if (i 会导致无限调用。而迭代版空间可控、边界清晰,更适合生产环境。

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示例核心循环:

for (int i = 1; i <= amount; ++i) {
    for (int c : coins) {
        if (c <= i && dp[i - c] != amount + 1) {
            dp[i] = min(dp[i], dp[i - c] + 1);
        }
    }
}
  • 内层循环顺序无关,coins 顺序不影响结果
  • 若需返回具体方案(哪些硬币),需额外维护 parent[i] 记录最后选的硬币值,回溯重构路径
  • 时间复杂度 O(amount * coins.size()),空间 O(amount);若硬币种类极少(如固定几种面额),可考虑完全背包优化,但一般无需

测试时最容易漏掉的边界 case 有哪些

不跑这几个,代码大概率线上失败:

  • amount = 0 → 应返回 0(空集)
  • coins = {1}, amount = 10000 → 检查是否 OOM 或超时(确保没递归、数组分配合理)
  • coins = {2}, amount = 1 → 必须返回 -1,验证不可达逻辑
  • coins = {1, 2, 5}, amount = 11 → 正确答案是 3(5+5+1),验证状态转移无偏移

硬币面额本身没有单调性要求,但若含负数或零,必须在输入处理阶段抛异常或过滤——DP 前提是所有 c > 0。

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