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使用更多方向的最大路徑和問題的變化

2021-10-22 05:29:53 其他

我不知道如何處理這個問題。

我們得到一個 N*N 網格,列出從位置 a 到位置 b 的成本。

網格中的每一行告訴我們從一個位置到另一個位置的成本(每個位置對應于成本陣列中的一行)。(如果行 a 出現在成本陣列中的行 b 之后,我們說位置 a 大于位置 b。每一行的索引都是一個位置)。我們可以選擇從任何給定位置開始,并且只訪問每個位置一次。在我們訪問的每個位置 p 上,我們必須已經訪問了所有小于 p 的位置,或者沒有任何小于 p 的位置。

  • cost[a][b] 給出了從位置 a 移動到位置 b 的成本。
  • 成本[a][b] 不一定與成本[b][a] 相同。
  • 對于每個索引 a,成本 [a][a] = 0(成本陣列中的對角線始終為 0)。

我們的任務是找到有效路徑的最大總成本。

如果成本陣列是:

[[0, 9, 1],
 [5, 0, 2],
 [4, 6, 0]]

因此,最大成本將為 13,因為最昂貴的有效路徑從位置 2 -> 位置 0 -> 位置 1 開始。

第一行告訴我們從位置 0 到位置 0(保持在同一位置,花費我們 0)、從 0 到位置 1(花費我們 9)和 0 到位置 2(花費我們 1)需要多少。第二行和第三行遵循相同的模式。

uj5u.com熱心網友回復:

您可以訪問哪些位置的要求意味著在您從某個位置開始后i,您將被迫反復移動到較低的位置,直到到達位置 0。此時,您必須連續上升通過所有位置未訪問。動態規劃解決方案并不明顯,但通過相當復雜的實作,您可以O(n^3)使用標準技術獲得DP 演算法。

事實證明,也有一個O(n^2)解決方案,這是最佳的。它還使用O(n)額外的空間,這可能也是最佳的。解決方案來自對訪問結構的思考:有一個以 0 結尾的向下索引序列(可能有間隙),然后是一個從 0 開始包含所有其他索引的向上序列。2^n雖然可能的子序列,所以我們必須考慮更多以加快速度。


兩個序列

假設我們有i位置,0, 1, ... i-1,并且我們已經將它們劃分為兩個有序的子序列(0 除外,它位于兩者的開頭)。我們將這兩個序列稱為UD,分別表示向上和向下。恰好其中之一必須以 結束i-1不失一般性,假設ü結尾i-1d帶兩端j >= 0

添加位置時會發生什么i我們要么將其添加到U的末尾,以便我們的序列以iand結尾j,或者我們將其添加到D的末尾,以便我們的序列以i-1and結尾i如果我們將其添加到ü,路徑求和ù(我們定義為的總和cost[u][v]對所有相鄰的指數u,vü)通過增加cost[i-1][i]如果再加上位置結束d,的路徑和d的增加cost[i][j](因為它是一個向下的順序,我們已經翻轉相對指數ü)。

事實證明,我們只需要在我們增長子序列時跟蹤它們的端點,以及具有這些端點的任何一對子序列的最大組合路徑和。如果我們讓(i, j)表示在狀態ü結尾id兩端用j,大家可以想一想我們怎么可能來到這里。

例如,在(8,5),我們之前的狀態一定有一個包含 的子序列7,所以我們之前的狀態一定是(7,5)因此max-value(8,5) = max-value(7,5) cost[7][8]當兩個端點相差不止一個時,我們總是只有一個前驅狀態。

現在考慮狀態(8,7)我們不可能來自(7,7),因為兩個序列中唯一允許的數字是0所以我們可以來自以下任何一個(0,7), (1,7), ... (6,7):我們可以選擇使我們的路徑總和最大化的任何一個。

def solve(costs: List[List[int]]) -> int:
    n = len(costs)
    # Deal with edge cases
    if n == 1:
        return 0
    if n == 2:
        return max(costs[0][1], costs[1][0])

    ups = [costs[0][1]]
    downs = [costs[1][0]]

    # After iteration i, ups[j] denotes the max-value of state (i, j)
    # and downs[j] denotes the max-value of state (j, i)
    for i in range(2, n):
        ups.append(max(downs[j]   costs[j][i] for j in range(i - 1)))
        downs.append(max(ups[j]   costs[i][j] for j in range(i - 1)))

        up_gain   = costs[i-1][i]
        down_gain = costs[i][i-1]

        for j in range(i - 1):
            ups[j]    = up_gain
            downs[j]  = down_gain

    return max(max(ups), max(downs))

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標籤:Python 算法 递归 动态规划

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