切棍子的最小成本问题(多维切割变种)
字数 877 2025-11-09 11:59:19
切棍子的最小成本问题(多维切割变种)
题目描述:
有一根长度为n的棍子,需要被切成若干段。与基础切棍子问题不同的是,这次棍子有多个维度(比如长度、宽度、高度),每个维度上都有切割成本。给定一个多维数组cost,其中cost[i][j][k]...表示在位置(i,j,k,...)进行切割的成本。我们需要找到一种切割顺序,使得总切割成本最小。
解题过程:
- 问题分析:
- 这是一个多维区间动态规划问题,可以看作是基础切棍子问题的扩展
- 在d维空间中,我们需要在多个坐标轴上选择切割点
- 每次切割会将当前多维区间分割成更小的子区间
- 状态定义:
- 定义dp[x1][y1][x2][y2]...[z1][z2]表示从点(x1,y1,...,z1)到点(x2,y2,...,z2)这个多维区间的最小切割成本
- 对于二维情况:dp[i][j][k][l]表示从(i,k)到(j,l)这个矩形区域的最小切割成本
- 状态转移方程:
- 对于当前多维区间,我们可以选择在各个维度上进行切割
- 对于每个可能的切割位置,计算切割成本加上左右(或上下)子区间的最小成本
- dp[x1..x2][y1..y2] = min{
min_{x1<k<x2} [dp[x1..k][y1..y2] + dp[k..x2][y1..y2] + cost_x[k][y1..y2]],
min_{y1<l<y2} [dp[x1..x2][y1..l] + dp[x1..x2][l..y2] + cost_y[x1..x2][l]]
}
- 边界条件:
- 当区间不能再分割时(即区间内没有内部切割点),成本为0
- 对于一维情况,当区间长度为1时,dp值为0
- 计算顺序:
- 按照区间大小从小到大计算
- 先计算小的子区间,再计算大的区间
- 算法实现:
- 使用多维数组存储dp值
- 通过嵌套循环遍历所有可能的区间大小和切割位置
这个问题的难点在于状态空间的维度会随着问题维度增加而指数级增长,但对于低维情况(如二维、三维),动态规划仍然是可行的解决方案。