奇怪的打印机 II(颜色替换成本版本)
题目描述:
有一个奇怪的打印机,它每次打印时可以选择一个起始位置i和结束位置j,以及一种颜色c,然后将区间[i,j]内的所有字符都打印成颜色c。但每次打印操作的成本取决于两个因素:1) 打印区间的长度(j-i+1);2) 颜色c与当前区间内某些字符的匹配情况。
给定一个字符串s表示目标输出,和一个颜色替换成本矩阵cost,其中cost[a][b]表示将颜色a替换为颜色b的代价。打印机初始状态为空白(可以视为特殊颜色' ')。求打印出目标字符串s的最小总成本。
解题过程:
- 问题分析:
- 我们需要将空白字符串转换为目标字符串s
- 每次操作可以将一个连续区间打印成同一种颜色
- 成本包括区间长度和颜色转换代价
- 这是一个区间划分问题,适合用区间DP解决
-
DP状态定义:
定义dp[i][j][c]:将区间[i,j]打印成目标字符串s,且最后一次操作使用的颜色为c的最小成本 -
状态转移方程:
考虑区间[i,j]的划分:
情况1:如果s[i] == c,我们可以先打印[i+1,j]区间,然后单独处理位置i
dp[i][j][c] = min(dp[i][j][c], dp[i+1][j][c])
情况2:在区间[i,j]内找到一个分割点k,使得:
- 先将[i,k]区间打印成颜色c
- 然后将[k+1,j]区间打印成目标
dp[i][j][c] = min(dp[i][j][c], dp[i][k][c] + dp[k+1][j][s[k+1]] + cost[c][s[k+1]])
情况3:考虑颜色转换,如果当前颜色c不是最终需要的颜色:
dp[i][j][c] = min(dp[i][j][c], dp[i][j][d] + cost[d][c]) 对于所有颜色d
-
边界条件:
当i == j时,只有一个字符:
dp[i][i][c] = 0 如果c == s[i](颜色匹配)
dp[i][i][c] = cost[c][s[i]] 如果c ≠ s[i](需要颜色转换) -
计算顺序:
按照区间长度从小到大计算,从长度为1的区间开始,逐步扩大到整个字符串 -
最终答案:
min(dp[0][n-1][c]) 对于所有颜色c,其中n是字符串长度 -
优化考虑:
- 实际实现时可以预处理颜色转换代价
- 对于长字符串,可以尝试状态压缩优化
- 注意避免重复计算,使用记忆化搜索或自底向上的DP
这个问题的核心在于理解每次打印操作的影响范围,以及如何通过合理的区间划分来最小化总成本。颜色转换代价的引入增加了问题的复杂度,需要仔细处理颜色匹配和转换的逻辑。