回文分割的最小切割次数问题(进阶版:带权值)
字数 1484 2025-11-07 12:33:00

回文分割的最小切割次数问题(进阶版:带权值)

题目描述
给定一个字符串s,以及一个权值数组weights,其中weights[i]表示将字符串s的第i个字符作为分割点(即在s[i]和s[i+1]之间进行切割)的代价。我们的目标是将字符串s分割成若干个子串,使得每个子串都是回文串,并且所有分割点的代价之和最小。如果无法分割成全部是回文串,则返回-1。

解题过程

  1. 问题分析
    这是一个典型的区间动态规划问题,需要在字符串s上找到一组分割点,使得每个分割后的子串都是回文串,并且分割点的总代价最小。与基础版不同,这里每个分割点的代价可能不同,增加了问题的复杂性。

  2. 定义状态
    设dp[i][j]表示将子串s[i:j+1](即从索引i到j的子串)分割成回文子串的最小切割代价。如果s[i:j+1]本身是回文串,则不需要切割,代价为0。否则,我们需要在i到j-1之间寻找分割点k,使得分割后的左右两部分都是回文串,并且总代价最小。

  3. 状态转移方程

    • 如果s[i:j+1]是回文串,则dp[i][j] = 0。
    • 否则,遍历所有可能的分割点k(i ≤ k < j),将子串分割为s[i:k+1]和s[k+1:j+1]两部分。总代价为左右两部分的切割代价之和,加上在k处切割的代价weights[k](即在s[k]和s[k+1]之间切割的代价)。
      状态转移方程为:
      dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k+1][j] + weights[k]),其中k从i到j-1。
    • 如果无法分割(即所有分割方案都无效),则dp[i][j] = ∞。
  4. 初始化

    • 单个字符的子串一定是回文串,因此dp[i][i] = 0。
    • 对于长度大于1的子串,初始值设为∞,表示尚未找到有效分割方案。
  5. 计算顺序
    按照子串长度从小到大计算:先计算所有长度为2的子串,然后长度为3,依此类推,直到整个字符串s[0:n-1]。

  6. 判断回文子串
    为了高效判断s[i:j+1]是否为回文串,可以预先计算一个二维数组isPal[i][j],表示s[i:j+1]是否为回文串。计算isPal时,同样使用动态规划:

    • isPal[i][j]为真,当且仅当s[i] == s[j]且isPal[i+1][j-1]为真(或j-i ≤ 1)。
  7. 最终结果
    整个字符串的最小切割代价为dp[0][n-1]。如果dp[0][n-1]为∞,则返回-1,否则返回该值。

  8. 示例
    假设s = "aab",weights = [1, 2, 3](长度为n-1=2)。

    • 计算isPal:
      "a"(索引0-0)是回文;"a"(1-1)是回文;"b"(2-2)是回文;
      "aa"(0-1)是回文;"ab"(1-2)不是回文;"aab"(0-2)不是回文。
    • 计算dp:
      dp[0][0]=0, dp[1][1]=0, dp[2][2]=0;
      长度2:dp[0][1]=0("aa"是回文),dp[1][2]=∞("ab"不是回文且无法分割);
      长度3:dp[0][2] = min(
      dp[0][0] + dp[1][2] + weights[0] = 0 + ∞ + 1 → ∞,
      dp[0][1] + dp[2][2] + weights[1] = 0 + 0 + 2 = 2
      ) = 2。
      最终结果为2。

通过以上步骤,我们可以高效地求解带权值的回文分割最小切割问题。

回文分割的最小切割次数问题(进阶版:带权值) 题目描述 给定一个字符串s,以及一个权值数组weights,其中weights[ i]表示将字符串s的第i个字符作为分割点(即在s[ i]和s[ i+1 ]之间进行切割)的代价。我们的目标是将字符串s分割成若干个子串,使得每个子串都是回文串,并且所有分割点的代价之和最小。如果无法分割成全部是回文串,则返回-1。 解题过程 问题分析 这是一个典型的区间动态规划问题,需要在字符串s上找到一组分割点,使得每个分割后的子串都是回文串,并且分割点的总代价最小。与基础版不同,这里每个分割点的代价可能不同,增加了问题的复杂性。 定义状态 设dp[ i][ j]表示将子串s[ i:j+1](即从索引i到j的子串)分割成回文子串的最小切割代价。如果s[ i:j+1 ]本身是回文串,则不需要切割,代价为0。否则,我们需要在i到j-1之间寻找分割点k,使得分割后的左右两部分都是回文串,并且总代价最小。 状态转移方程 如果s[ i:j+1]是回文串,则dp[ i][ j ] = 0。 否则,遍历所有可能的分割点k(i ≤ k < j),将子串分割为s[ i:k+1]和s[ k+1:j+1]两部分。总代价为左右两部分的切割代价之和,加上在k处切割的代价weights[ k](即在s[ k]和s[ k+1 ]之间切割的代价)。 状态转移方程为: dp[ i][ j] = min(dp[ i][ k] + dp[ k+1][ j] + weights[ k ]),其中k从i到j-1。 如果无法分割(即所有分割方案都无效),则dp[ i][ j ] = ∞。 初始化 单个字符的子串一定是回文串,因此dp[ i][ i ] = 0。 对于长度大于1的子串,初始值设为∞,表示尚未找到有效分割方案。 计算顺序 按照子串长度从小到大计算:先计算所有长度为2的子串,然后长度为3,依此类推,直到整个字符串s[ 0:n-1 ]。 判断回文子串 为了高效判断s[ i:j+1]是否为回文串,可以预先计算一个二维数组isPal[ i][ j],表示s[ i:j+1 ]是否为回文串。计算isPal时,同样使用动态规划: isPal[ i][ j]为真,当且仅当s[ i] == s[ j]且isPal[ i+1][ j-1 ]为真(或j-i ≤ 1)。 最终结果 整个字符串的最小切割代价为dp[ 0][ n-1]。如果dp[ 0][ n-1 ]为∞,则返回-1,否则返回该值。 示例 假设s = "aab",weights = [ 1, 2, 3 ](长度为n-1=2)。 计算isPal: "a"(索引0-0)是回文;"a"(1-1)是回文;"b"(2-2)是回文; "aa"(0-1)是回文;"ab"(1-2)不是回文;"aab"(0-2)不是回文。 计算dp: dp[ 0][ 0]=0, dp[ 1][ 1]=0, dp[ 2][ 2 ]=0; 长度2:dp[ 0][ 1]=0("aa"是回文),dp[ 1][ 2 ]=∞("ab"不是回文且无法分割); 长度3:dp[ 0][ 2 ] = min( dp[ 0][ 0] + dp[ 1][ 2] + weights[ 0 ] = 0 + ∞ + 1 → ∞, dp[ 0][ 1] + dp[ 2][ 2] + weights[ 1 ] = 0 + 0 + 2 = 2 ) = 2。 最终结果为2。 通过以上步骤,我们可以高效地求解带权值的回文分割最小切割问题。