多边形三角剖分的最低得分问题(顶点权重乘积版本)
字数 1218 2025-10-29 00:00:25

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
给定一个凸多边形,其顶点按顺时针顺序编号为0到n-1。每个顶点i有一个权重weights[i]。将多边形三角剖分(即用不相交的对角线将多边形分割成n-2个三角形)后,每个三角形的得分是该三角形三个顶点权重的乘积。求所有三角形得分之和的最小值。

例如:weights = [1, 2, 3]
这是一个三角形(无需剖分),得分=123=6

weights = [1, 3, 1, 2, 3]
对应一个五边形,需要三角剖分成3个三角形,求最小总分。

解题过程

1. 问题分析

  • 凸多边形的三角剖分问题通常用区间DP解决
  • 关键观察:任意三角剖分中,多边形的每条边必然属于某个三角形
  • 如果选择顶点i和j之间的对角线(i<j),那么多边形被分成两部分:[i,j]顶点形成的多边形和剩余部分
  • 但更通用的思路是:固定多边形的一条边(i,j),考虑所有可能的第三个顶点k(i<k<j)形成三角形(i,k,j)

2. DP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后的最小得分和。

  • 区间长度L = j-i+1(顶点数)
  • 当L < 3时,无法形成三角形,得分为0
  • 当L = 3时,就是三角形,得分=weights[i]×weights[i+1]×weights[j]

3. 状态转移方程
对于区间[i,j](j-i≥2):

  • 选择顶点k(i < k < j)作为三角形的第三个顶点
  • 三角形(i,k,j)的得分=weights[i]×weights[k]×weights[j]
  • 子问题1:[i,k]区间的多边形
  • 子问题2:[k,j]区间的多边形
  • 总得分=dp[i][k] + dp[k][j] + weights[i]×weights[k]×weights[j]

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

4. 计算顺序

  • 按区间长度从小到大计算
  • 先计算所有长度为3的区间,然后长度4、5...直到n

5. 示例演示
以weights = [1, 3, 1, 2, 3]为例:

初始化dp表(5×5):

dp[0][2] = 1×3×1 = 3
dp[1][3] = 3×1×2 = 6  
dp[2][4] = 1×2×3 = 6
dp[0][3]:k=1: dp[0][1]+dp[1][3]+1×3×2=0+6+6=12
          k=2: dp[0][2]+dp[2][3]+1×1×2=3+0+2=5 → min=5
dp[1][4]:k=2: dp[1][2]+dp[2][4]+3×1×3=0+6+9=15
          k=3: dp[1][3]+dp[3][4]+3×2×3=6+0+18=24 → min=15
dp[0][4]:k=1: dp[0][1]+dp[1][4]+1×3×3=0+15+9=24
          k=2: dp[0][2]+dp[2][4]+1×1×3=3+6+3=12
          k=3: dp[0][3]+dp[3][4]+1×2×3=5+0+6=11 → min=11

最终结果:dp[0][4] = 11

6. 算法实现要点

  • 时间复杂度:O(n³),需要三层循环
  • 空间复杂度:O(n²),存储dp表
  • 注意边界条件:当j-i<2时,dp[i][j]=0

7. 关键理解点

  • 每个三角形由一条边(i,j)和中间顶点k确定
  • 三角剖分将多边形分成三个部分:三角形(i,k,j)和两个子多边形
  • 通过遍历所有可能的k,找到最优的分割点
  • 这种思路可以推广到各种多边形剖分问题
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 给定一个凸多边形,其顶点按顺时针顺序编号为0到n-1。每个顶点i有一个权重weights[ i ]。将多边形三角剖分(即用不相交的对角线将多边形分割成n-2个三角形)后,每个三角形的得分是该三角形三个顶点权重的乘积。求所有三角形得分之和的最小值。 例如:weights = [ 1, 2, 3 ] 这是一个三角形(无需剖分),得分=1 2 3=6 weights = [ 1, 3, 1, 2, 3 ] 对应一个五边形,需要三角剖分成3个三角形,求最小总分。 解题过程 1. 问题分析 凸多边形的三角剖分问题通常用区间DP解决 关键观察:任意三角剖分中,多边形的每条边必然属于某个三角形 如果选择顶点i和j之间的对角线(i<j),那么多边形被分成两部分:[ i,j ]顶点形成的多边形和剩余部分 但更通用的思路是:固定多边形的一条边(i,j),考虑所有可能的第三个顶点k(i<k <j)形成三角形(i,k,j) 2. DP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后的最小得分和。 区间长度L = j-i+1(顶点数) 当L < 3时,无法形成三角形,得分为0 当L = 3时,就是三角形,得分=weights[ i]×weights[ i+1]×weights[ j ] 3. 状态转移方程 对于区间[ i,j ](j-i≥2): 选择顶点k(i < k < j)作为三角形的第三个顶点 三角形(i,k,j)的得分=weights[ i]×weights[ k]×weights[ j ] 子问题1:[ i,k ]区间的多边形 子问题2:[ k,j ]区间的多边形 总得分=dp[ i][ k] + dp[ k][ j] + weights[ i]×weights[ k]×weights[ j ] 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 4. 计算顺序 按区间长度从小到大计算 先计算所有长度为3的区间,然后长度4、5...直到n 5. 示例演示 以weights = [ 1, 3, 1, 2, 3 ]为例: 初始化dp表(5×5): 最终结果:dp[ 0][ 4 ] = 11 6. 算法实现要点 时间复杂度:O(n³),需要三层循环 空间复杂度:O(n²),存储dp表 注意边界条件:当j-i<2时,dp[ i][ j ]=0 7. 关键理解点 每个三角形由一条边(i,j)和中间顶点k确定 三角剖分将多边形分成三个部分:三角形(i,k,j)和两个子多边形 通过遍历所有可能的k,找到最优的分割点 这种思路可以推广到各种多边形剖分问题