# 动态规划法 ## 核心思路 这个函数采用**动态规划**的思想,通过构建一个 `ways` 数组来累积计算每个金额对应的方法数。 --- ## 逐行解析 ### 1. 初始化 ```python coins = [1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200] ways = [1] + [0] * 200 # 结果是 [1, 0, 0, 0, ..., 0] (共201个元素) ``` - `coins`: 所有可用的硬币面值(单位:便士) - `ways[i]`: 表示凑成金额 `i` 的方法数 - **关键点**:`ways[0] = 1` 表示凑成0元有1种方法(什么都不用),这是动态规划的**基准条件** ### 2. 双重循环的核心逻辑 ```python for coin in coins: # 按顺序遍历每种硬币 for i in range(coin, 201): # 从当前硬币面值遍历到200 ways[i] += ways[i - coin] ``` 这就是**状态转移方程**,其含义是: > **凑成金额 `i` 的方法数 = 原来方法数 + 使用当前硬币的方法数** 其中 `ways[i - coin]` 表示:在使用了1枚当前硬币后,凑齐剩余金额的方法数。 --- ## 具体执行过程演示 让我们跟踪计算前几个值的变化,以理解算法如何工作: ### 初始状态 ``` ways = [1, 0, 0, 0, 0, 0, ...] # ways[0]=1 ``` ### 第1轮:使用硬币 1p ```python for i in range(1, 201): ways[i] += ways[i-1] ``` - `i=1`: `ways[1] += ways[0]` → `0 + 1 = 1` ✓ 凑1p: {1} - `i=2`: `ways[2] += ways[1]` → `0 + 1 = 1` ✓ 凑2p: {1,1} - `i=3`: `ways[3] += ways[2]` → `0 + 1 = 1` ✓ 凑3p: {1,1,1} - ... - **结果**:只用1p硬币,每个金额都有且仅有1种方法 ### 第2轮:加入硬币 2p ```python for i in range(2, 201): ways[i] += ways[i-2] ``` 关键更新点: - `i=2`: `ways[2] += ways[0]` → `1 + 1 = 2` - 原来:{1,1} - 新增:{2} - `i=3`: `ways[3] += ways[1]` → `1 + 1 = 2` - 原来:{1,1,1} - 新增:{1,2} - `i=4`: `ways[4] += ways[2]` → `1 + 2 = 3` - 原来:{1,1,1,1} - 新增:{1,1,2}, {2,2} ### 第3轮:加入硬币 5p 当加入5p硬币后,凑5p的方法从1种 {1,1,1,1,1} 变成2种,新增 {5}。 **以此类推**,直到处理完所有硬币类型。 --- ## 为什么这样计算? 这个算法的精妙之处在于: 1. **按硬币顺序处理**:确保计算的是**组合数**(不考虑顺序) - {1,2,2} 和 {2,1,2} 视为同一种方法 - 如果调换循环顺序(先金额后硬币),会计算出排列数 2. **累积效应**:`ways` 数组保存的是**所有已处理硬币**能凑成的方法总数 3. **避免重复**:每种硬币只被考虑一次在其对应的外层循环中,确保不重复计算 --- ## 最终结果 当循环结束后,`ways[200]` 的值就是 200(便士)能被凑成的所有方法数。 ```python print(f"\nThe number of ways to make £2 is {ways[200]:,d}") ``` 输出结果是:**73682** 这意味着用这8种英国硬币凑成2英镑共有**73,682**种不同的方式。 --- ## 时间复杂度 - **O(N×M)**:其中 N = 硬币种类数(8),M = 目标金额(200) - 实际计算量约为 8 × 200 = 1600 次操作,效率极高 这个算法简洁优雅,展示了动态规划在组合计数问题中的强大威力。