牛刀小試一:矩陣最短路徑
題目:
給定一個M×N的矩陣,定義一條路徑為:從矩陣左上頂點數字出發到達右下數字,每一次只可以從一個數字出發向右移動一步或向下移動一步,定義路徑和為:路徑經過的數字的和。要求編寫一個程式,找到路徑和最小的那條路徑,並給出最小路徑和。
給定如圖所示矩陣:一條路徑為2->0->3->6->9->5,路徑和為25
[2 ,0 ,11,1 ]
[4 ,3 ,6 ,12]
[7 ,10,9 ,5 ]
要求:測試時輸入一個矩陣(輸入方式隨意),然後程式輸出該矩陣的最小路徑和與路徑。
思路:動態規劃求解。dp[i][j]表示從點D[0][0]到點D[i][j]的最短路徑和。
對於點D[i][j]它只能從點D[i-1][j]或者點D[i][j-1]而來,所以有遞推公式dp[i][j] = min(dp[i-1][j],dp[i][j-1]) + D[i][j]; 特殊的,對於第一行的點D[0][j]只可能由點D[0][j-1]而來;對於第一列的點D[i][0]只可能由點D[i-1][0]而來。
程式碼解答:
#include<iostream> using namespace std; const int maxn = 1001; //行列最大值 int M,N,K=0; //M行N列,路徑有K個結點 int D[maxn][maxn]; //儲存原始矩陣值 int dp[maxn][maxn]; //從D[0][0]到D[i][j]路徑最小值 int mp[maxn]; //儲存路徑中的結點值 int main(){ cin >> M >> N; for(int i=0; i<M; i++) for(int j=0; j<N; j++) cin >> D[i][j]; dp[0][0]=D[0][0]; for(int i=1; i<M; i++) dp[i][0] = dp[i-1][0]+ D[i][0]; //對於第一列的點D[i][0],只可能是從上面的點D[i-1][0]往下走 for(int j=1; j<N; j++) dp[0][j] = dp[0][j-1]+ D[0][j]; //對於第一行的點D[0][j],只可能是從左邊的點D[0][j-1]往右走 for(int i=1; i<M; i++) for(int j=1; j<N; j++) //點D[i][j],是從D[i][j-1]和D[i-1][j]較小的而來 dp[i][j] = min(dp[i-1][j],dp[i][j-1]) + D[i][j]; int i=M-1,j=N-1; mp[K++]=D[i][j]; while(i>=0 && j>=0){ //倒著找路徑上的點 if(i==0 && j==0){ break; } else if(i==0){ //在第一行上,那麼上一個點只能是左邊的點 mp[K++]=D[i][j-1]; j--; } else if(j==0){ //在第一列上,那麼上一個點只能是上面的點 mp[K++]=D[i-1][j]; i--; } else { //否則就找左邊和上面的dp最小對應的那個點D if(dp[i-1][j]<dp[i][j-1]){ mp[K++]=D[i-1][j]; i--; } else { mp[K++]=D[i][j-1]; j--; } } } for(int i=K-1;i>=0;i--){ cout<<mp[i]; if(i!=0) cout<<"->"; } cout << endl << dp[M-1][N-1] <<endl; return 0; }
//測試
3 5
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
//輸出
1->2->3->4->5->10->15
40
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