LeetCode120. Triangle 動態規劃
Given a triangle, find the minimum path sum from top to bottom. Each step you may move to adjacent numbers on the row below.
For example, given the following triangle
[
[2],
[3,4],
[6,5,7],
[4,1,8,3]
]
The minimum path sum from top to bottom is 11 (i.e., 2 + 3 + 5 + 1 = 11).Note:
Bonus point if you are able to do this using only O(n) extra space, where n is the total number of rows in the triangle.
題目大意是:給定一個數字組成的三角形,要求從頂層到底層,找到一條最小路徑。使得在這條路徑上所有數之和是所有路徑中最小的。往下一層走時,你只能訪問到與當前位置相鄰的兩個數。
利用動態規劃的思想可以很快的解決問題。對於每一層的每一個數,都可以有一個值minValue
,代表“從頂層開始到這裡結束的最小路徑和”。而這個值顯然是“當前數值”與“左上方數的minValue
minValue
”之和。即狀態方程如下:
minValue[current] = min{ minValue[left_top], minValue[right_top] } + currentValue
於是,設定一個數組minValue
用於記錄最小路徑和,每個點的座標以行號row
和行中的序號num
表示,則其最小路徑和為minValue[row * (row + 1) / 2 + num]
。從頂層開始遍歷,計算出每一個minValue[x]
的值,最後找到底層最小的一個值,便是想要的答案。
程式碼實現如下:
class Solution {
public:
int minimumTotal(vector<vector<int>>& triangle) {
int rowNum = triangle.size();
int totalNum = rowNum * (rowNum + 1) / 2;
int* minValue = new int[totalNum] { 0 };
minValue[0] = triangle[0][0];
for (int row = 1; row < rowNum; row++) {
for (int num = 0; num < triangle[row].size(); num++) {
int left = 200000, right = 200000;
if (num - 1 >= 0) {
left = minValue[getIndex(row - 1, num - 1)] + triangle[row][num];
}
if (num <= row - 1) {
right = minValue[getIndex(row - 1, num)] + triangle[row][num];
}
minValue[getIndex(row, num)] = left < right ? left : right;
}
}
int min = 200000;
for (int i = 0; i < rowNum; i++) {
if (minValue[getIndex(rowNum - 1, i)] < min) {
min = minValue[getIndex(rowNum - 1, i)];
}
}
return min;
}
private:
int getIndex(int row, int num) {
return (row * (row + 1) / 2 + num);
}
};
然而,題目中給出了一個加分項:只用O(n)
的額外空間來解題(n為行數),而上述解法中,對每一個數值的minValue
進行了儲存,實際的額外空間為O(n*(n+1)/2)
。
如何只是用O(n)
的額外空間呢?顯然,我們在動態規劃的過程中,是以行為一個單位進行的。而實際上每計算出當前行的所有minValue
值,上一行的值就已經沒有意義,不需要保留了。因此,實際上我們只需要一個長度為n
的陣列來儲存資料,n
是最長的行的長度,也是行數。
Discuss中的一個解法如下:
class Solution {
public:
int minimumTotal(vector<vector<int> > &triangle) {
int n = triangle.size();
vector<int> minlen(triangle.back());
for (int layer = n-2; layer >= 0; layer--) // For each layer
{
for (int i = 0; i <= layer; i++) // Check its every 'node'
{
// Find the lesser of its two children, and sum the current value in the triangle with it.
minlen[i] = min(minlen[i], minlen[i+1]) + triangle[layer][i];
}
}
return minlen[0];
}
};
這裡採用了從底層到底層的構造順序。每一層記錄minValue
只採用了一個長度為n
的陣列,達成了目標。