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:
- 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
- 对于每个起始位置i(0 ≤ i ≤ n-L):
-
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。