多边形三角剖分的最低得分问题(顶点权重乘积版本)
字数 1024 2025-10-28 00:29:09
多边形三角剖分的最低得分问题(顶点权重乘积版本)
题目描述
给定一个凸N边形,顶点按顺时针顺序标记为0到N-1。每个顶点i有一个权重weights[i]。将多边形三角剖分为N-2个三角形,每个三角形的得分为其三个顶点权重的乘积。求所有三角形得分之和的最小值。
解题过程
第一步:理解问题本质
- 三角剖分:用不相交的对角线将多边形分割成三角形
- 目标:找到使所有三角形得分之和最小的剖分方式
- 关键观察:每个三角形由连续的三个顶点构成,剖分过程可以递归进行
第二步:定义状态
定义dp[i][j]表示从顶点i到顶点j(包含i和j)形成的子多边形进行三角剖分的最小得分和。
- 区间长度:j-i+1(至少为3,即三角形)
- 基础情况:当j-i < 2时,无法形成三角形,得分为0
第三步:状态转移方程
对于区间[i,j],选择中间顶点k(i < k < j)将多边形分成三部分:
- 三角形(i,k,j)
- 子多边形[i,k]的三角剖分
- 子多边形[k,j]的三角剖分
状态转移方程:
dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k][j] + weights[i] * weights[k] * weights[j]),其中k从i+1到j-1
第四步:计算顺序
按区间长度从小到大计算:
- 先计算长度为3的区间(三角形本身)
- 然后计算长度为4、5...直到N的区间
第五步:具体示例
假设顶点权重为[1, 2, 3, 4],对应四边形顶点0-1-2-3:
计算过程:
- 区间[0,2]:三角形(0,1,2),得分1×2×3=6
- 区间[1,3]:三角形(1,2,3),得分2×3×4=24
- 区间[0,3]:有两种剖分方式:
- 选择k=1:得分=dp[0,1]+dp[1,3]+1×2×4=0+24+8=32
- 选择k=2:得分=dp[0,2]+dp[2,3]+1×3×4=6+0+12=18
- 最小得分:min(32,18)=18
第六步:算法实现要点
- 初始化dp数组为0
- 外层循环遍历区间长度len从3到N
- 内层循环遍历起始点i从0到N-len
- 计算j=i+len-1
- 内层循环遍历分割点k从i+1到j-1
第七步:复杂度分析
- 时间复杂度:O(N³),三重循环
- 空间复杂度:O(N²),存储dp表
这种方法的本质是通过最优子结构性质,将大问题分解为小问题,逐步构建出全局最优解。