多边形三角剖分的最低得分问题(边权重乘积版本)
字数 1107 2025-10-30 11:52:22
多边形三角剖分的最低得分问题(边权重乘积版本)
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, 1, 2, ..., n-1。多边形的每条边(i, i+1)都有一个权重w_i(下标对n取模)。将多边形三角剖分(即连接不相邻顶点将多边形分割成n-2个三角形)后,每个三角形的得分定义为该三角形三条边权重的乘积。三角剖分的总得分是所有三角形得分之和。请计算三角剖分的最低可能得分。
解题思路
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问题分析:这是一个经典的区间DP问题。我们需要在凸多边形中找到一种三角剖分方式,使得所有三角形得分之和最小。由于是凸多边形,任意不相邻顶点之间的连线都不会与多边形的边相交。
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状态定义:定义dp[i][j]表示从顶点i到顶点j(按顺时针方向)形成的子多边形进行三角剖分的最低得分。注意这个子多边形包含边(i, j)。
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状态转移:
- 当子多边形只有2条边时(即i和j相邻),无法形成三角形,得分为0
- 当子多边形有3条边时,本身就是一个三角形,得分就是三条边权重的乘积
- 对于更大的子多边形,我们需要选择一个顶点k(i < k < j),将多边形分割为三部分:
- 三角形(i, k, j)
- 子多边形[i, k]
- 子多边形[k, j]
- 转移方程为:dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k][j] + w[i]×w[k]×w[j])
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初始化:相邻顶点的子多边形得分为0
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计算顺序:按子多边形长度从小到大计算
详细解题步骤
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基础情况处理:
- 如果多边形顶点数n < 3,无法形成三角形,返回0
- 创建一个n×n的dp数组,初始化为0
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按区间长度计算:
- 从长度为2开始(即跨越3个顶点)到长度为n-1
- 对于每个起始顶点i,计算结束顶点j = (i + len) % n
- 遍历所有可能的分割点k(i < k < j)
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具体计算示例:
假设有4个顶点,边权重为[1, 2, 3, 4]- 计算三角形(0,1,2):得分=1×2×3=6
- 计算三角形(0,2,3):得分=1×3×4=12
- 比较两种剖分方式:6+12=18 vs 其他剖分方式
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环形处理技巧:
- 由于是环形结构,我们需要考虑所有可能的起始点
- 可以通过将数组复制一份(长度变为2n)或者取模运算来处理环形
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最终结果:
- 结果为dp[0][n-1],表示从顶点0到顶点n-1的整个多边形的三角剖分最低得分
关键点
- 确保k在i和j之间,避免重复计算
- 注意边权重的索引对应关系
- 对于环形结构,要正确处理边界情况
这个问题的核心是通过动态规划找到最优的分割点,将大问题分解为子问题,逐步构建出最优解。