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石子合并问题是一个经典的动态规划问题,应用了最优子结构和重复子问题的思想。
(1)有N堆石子,现要将石子有序的合并成一堆,规定如下:每次只能移动任意的2堆石子合并,合并花费为新合成的一堆石子的数量。求将这N堆石子合并成
(动态规划)O(n^3) 设dp[i][j]表示将i至j之间的石子合并成一堆的最小花费。 初始时,对于任意i,都有dp[i][i]=0,因为合并一堆石子不需要花费。 对于区间[i,j],枚举合并点k,则该区间合并的最小花费为: dp[i][k]+ dp[k+1][j]+sum[i][j],其中 sum[i][j]表示区间[i,j]中石子数量的和。最终答案即为dp[1][n]。
(2)有N堆石子,现要将石子有序的合并成一堆,规定如下:每次只能移动相邻的2堆石子合并,合并花费为新合成的一堆石子的数量。求将这N堆石子合并成一堆的总花费最小(或最大)。
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确定状态
设dp[i][j]表示合并第i到j个石子的最小代价。
? ? ?2.确定状态转移方程
对于第i到第j个石子的合并,可以选择在任意一个位置k断开,将问题分成合并i到k之间的石子和合并k+1到j之间的石子两个子问题。
因此,可以得到状态转移方程:
dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j] + sum[i][j]) (i <= k < j)
其中sum[i][j]表示第i到第j个石子的重量和,即需要合并的代价。
? ? ? 3.确定边界
当只有一个石子时,代价为0,因此dp[i][i] = 0。
? ? ? 4.最终结果
最终的结果为dp[1][n],表示合并全部石子的最小代价。
我在下面的代码中,对sum数组进行了优化(前缀和优化),用s数组表示
(3)问题(2)的是在石子排列是直线情况下的解法,如果把石子改为环形排列,又怎么做呢?
将环形转换为直线 通过将数量变为 2n来转换成直线问题。 比如数组a【1,2,3】,但是环形的要求是1也可以和3连上,所以我们可以把数组a当成 【1,2,3,1,2,3】。这样,我们就可以算出 【2,3,1】的,【3,1,2】的。
通过上述的状态转移方程,可以将问题分解成两个子问题,并且可以通过最优子结构来推导出最终的结果。同时,由于每个子问题都有重复的子问题,因此可以通过动态规划算法来避免重复计算,提高算法效率。