奇怪的打印机问题(最小打印次数问题)
字数 1364 2025-11-09 15:32:33

奇怪的打印机问题(最小打印次数问题)

题目描述:
有一个奇怪的打印机,它每次打印时可以选择打印一段连续的相同字符,但每次打印会覆盖之前同一位置上的字符。给定一个字符串s,你的任务是找出打印机打印出该字符串所需的最少打印次数。

例如,对于字符串 "aaabbb":

  • 第一次打印:打印整个字符串为 'a' → "aaaaaa"
  • 第二次打印:打印后三个字符为 'b' → "aaabbb"
    总共需要2次打印。

解题过程:

  1. 问题分析:
  • 打印机每次操作可以在任意区间打印相同的字符
  • 新打印会覆盖该区间之前的字符
  • 目标是使用最少的操作次数打印出目标字符串
  1. 状态定义:
    定义dp[i][j]表示打印出子串s[i...j]所需的最少打印次数。

  2. 基础情况:

  • 当i = j时,dp[i][j] = 1(单个字符只需要一次打印)
  • 当i > j时,dp[i][j] = 0(空子串不需要打印)
  1. 状态转移方程:
    情况1:如果s[i] == s[j]
  • 我们可以在打印s[i]时同时打印s[j],因为两端字符相同
  • dp[i][j] = dp[i][j-1] 或 dp[i+1][j]
  • 解释:打印s[i...j]可以看作是先打印s[i...j-1],然后在最后加上s[j],但由于字符相同,不需要额外操作

情况2:一般情况(s[i] ≠ s[j])

  • 我们需要在区间[i, j]内找到一个分割点k
  • dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k+1][j]),其中i ≤ k < j
  • 解释:将区间分成两部分分别打印,然后合并结果
  1. 更优化的状态转移:
    实际上,我们可以进一步优化:
  • 如果s[i] == s[k](其中i < k ≤ j)
  • 那么dp[i][j] = min(dp[i][k-1] + dp[k][j] - 1)
  • 解释:当中间某个字符与两端相同时,可以减少一次打印操作
  1. 完整算法步骤:
    (1) 初始化n×n的dp数组,n为字符串长度
    (2) 填充对角线:dp[i][i] = 1
    (3) 按子串长度从2到n遍历:

    • 对于每个起始位置i(0 ≤ i ≤ n-L):
      • j = i + L - 1
      • 如果s[i] == s[j]:
        dp[i][j] = dp[i][j-1]
      • 否则:
        dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k+1][j]),其中i ≤ k < j
      • 优化:检查中间是否有与s[i]相同的字符可以合并操作
  2. 示例分析(s = "abab"):

  • dp[0][0] = 1, dp[1][1] = 1, dp[2][2] = 1, dp[3][3] = 1
  • 长度2:"ab":min(dp[0][0]+dp[1][1]) = 1+1 = 2
  • 长度3:"aba":s[0]=s[2]='a',dp[0][2] = dp[0][1] = 2
  • 长度4:"abab":s[0]=s[2]='a',可以优化为2次打印
  1. 时间复杂度:O(n³),空间复杂度:O(n²)

这种区间DP方法能够有效解决奇怪的打印机问题,通过动态规划找到最优的打印策略。

奇怪的打印机问题(最小打印次数问题) 题目描述: 有一个奇怪的打印机,它每次打印时可以选择打印一段连续的相同字符,但每次打印会覆盖之前同一位置上的字符。给定一个字符串s,你的任务是找出打印机打印出该字符串所需的最少打印次数。 例如,对于字符串 "aaabbb": 第一次打印:打印整个字符串为 'a' → "aaaaaa" 第二次打印:打印后三个字符为 'b' → "aaabbb" 总共需要2次打印。 解题过程: 问题分析: 打印机每次操作可以在任意区间打印相同的字符 新打印会覆盖该区间之前的字符 目标是使用最少的操作次数打印出目标字符串 状态定义: 定义dp[ i][ j]表示打印出子串s[ i...j ]所需的最少打印次数。 基础情况: 当i = j时,dp[ i][ j ] = 1(单个字符只需要一次打印) 当i > j时,dp[ i][ j ] = 0(空子串不需要打印) 状态转移方程: 情况1:如果s[ i] == s[ j ] 我们可以在打印s[ i]时同时打印s[ j ],因为两端字符相同 dp[ i][ j] = dp[ i][ j-1] 或 dp[ i+1][ j ] 解释:打印s[ i...j]可以看作是先打印s[ i...j-1],然后在最后加上s[ j ],但由于字符相同,不需要额外操作 情况2:一般情况(s[ i] ≠ s[ j ]) 我们需要在区间[ i, j ]内找到一个分割点k dp[ i][ j] = min(dp[ i][ k] + dp[ k+1][ j]),其中i ≤ k < j 解释:将区间分成两部分分别打印,然后合并结果 更优化的状态转移: 实际上,我们可以进一步优化: 如果s[ i] == s[ k](其中i < k ≤ j) 那么dp[ i][ j] = min(dp[ i][ k-1] + dp[ k][ j ] - 1) 解释:当中间某个字符与两端相同时,可以减少一次打印操作 完整算法步骤: (1) 初始化n×n的dp数组,n为字符串长度 (2) 填充对角线:dp[ i][ i ] = 1 (3) 按子串长度从2到n遍历: 对于每个起始位置i(0 ≤ i ≤ n-L): j = i + L - 1 如果s[ i] == s[ j ]: dp[ i][ j] = dp[ i][ j-1 ] 否则: dp[ i][ j] = min(dp[ i][ k] + dp[ k+1][ j]),其中i ≤ k < j 优化:检查中间是否有与s[ i ]相同的字符可以合并操作 示例分析(s = "abab"): dp[ 0][ 0] = 1, dp[ 1][ 1] = 1, dp[ 2][ 2] = 1, dp[ 3][ 3 ] = 1 长度2:"ab":min(dp[ 0][ 0]+dp[ 1][ 1 ]) = 1+1 = 2 长度3:"aba":s[ 0]=s[ 2]='a',dp[ 0][ 2] = dp[ 0][ 1 ] = 2 长度4:"abab":s[ 0]=s[ 2 ]='a',可以优化为2次打印 时间复杂度:O(n³),空间复杂度:O(n²) 这种区间DP方法能够有效解决奇怪的打印机问题,通过动态规划找到最优的打印策略。