多边形三角剖分的最低得分问题(不同描述版本)
字数 1000 2025-10-26 19:15:23
多边形三角剖分的最低得分问题(不同描述版本)
题目描述:
给定一个凸多边形,其顶点按顺时针顺序编号为0到n-1,每个顶点对应一个数值。将多边形三角剖分为n-2个三角形,每个三角形的得分是该三角形三个顶点数值的乘积。求所有可能的三角剖分中,总得分的最小值。
解题过程:
- 问题分析:
- 凸多边形的三角剖分是将多边形分割成互不相交的三角形
- 需要找到一种剖分方式,使得所有三角形得分之和最小
- 这是一个典型的区间动态规划问题,因为剖分过程具有最优子结构性质
-
状态定义:
定义dp[i][j]表示从顶点i到顶点j(按顺时针顺序)形成的子多边形进行三角剖分的最小得分
其中i < j,且子多边形包含顶点i, i+1, ..., j -
状态转移方程:
对于子多边形i到j,我们选择其中一个顶点k(i < k < j)作为三角形的顶点
这样就将原多边形分成了三部分:
- 三角形(i, k, j)
- 子多边形i到k
- 子多边形k到j
状态转移方程:
dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k][j] + values[i] * values[k] * values[j]),其中k从i+1到j-1
-
边界条件:
当j = i+1时,只有一条边,无法形成三角形,dp[i][j] = 0
当j = i+2时,形成一个三角形,dp[i][j] = values[i] * values[i+1] * values[i+2] -
计算顺序:
按照子区间的长度从小到大计算
先计算长度为2的区间,然后是长度为3的区间,直到整个多边形 -
示例说明:
假设多边形有4个顶点,数值为[1, 2, 3, 4]
计算过程:
- dp[0][2] = 1×2×3 = 6
- dp[1][3] = 2×3×4 = 24
- dp[0][3] = min(dp[0][1] + dp[1][3] + 1×2×4, dp[0][2] + dp[2][3] + 1×3×4)
= min(0 + 24 + 8, 6 + 0 + 12) = min(32, 18) = 18
- 最终结果:
整个多边形的最小得分是dp[0][n-1],其中n是多边形的顶点数
这个算法的时间复杂度是O(n³),空间复杂度是O(n²),能有效解决凸多边形三角剖分的最小得分问题。