切棍子的最小成本问题(进阶版:多维切割)
题目描述:
有一根长度为n的棍子,以及m个不同的切割位置。每次切割的成本等于当前被切割棍子的长度。现在要求按照给定的切割顺序(这m个位置必须按顺序切割,但每个位置可以自由选择在任意时间切割),求最小的总切割成本。
解题过程:
- 问题分析:
- 我们有一根长度为n的棍子
- 有m个必须的切割点,这些点有固定的顺序(比如从左到右)
- 每次切割的成本等于当前被切割棍子的长度
- 目标是最小化总切割成本
-
状态定义:
定义dp[i][j]为完成从第i个切割点到第j个切割点之间的所有切割所需的最小成本,其中切割点0和切割点m+1分别表示棍子的两端。 -
状态转移方程:
对于区间[i,j],我们枚举最后一个切割的位置k(i ≤ k ≤ j),那么:
dp[i][j] = min(dp[i][k-1] + dp[k+1][j] + (cut[j+1] - cut[i-1]))
其中cut数组存储所有切割位置,包括棍子两端。
- 边界条件:
- 当i > j时,dp[i][j] = 0(没有切割需要完成)
- 当i = j时,dp[i][j] = cut[j+1] - cut[i-1](只有一个切割点)
-
计算顺序:
按照区间长度从小到大进行计算,从长度为1的区间开始,直到长度为m的区间。 -
示例说明:
假设棍子长度n=10,有3个切割点分别在位置2,4,7,且必须按此顺序切割。
计算过程:
-
初始化cut数组:[0,2,4,7,10]
-
计算长度为1的区间:
dp[1][1] = cut[2]-cut[0] = 2-0 = 2
dp[2][2] = cut[3]-cut[1] = 4-2 = 2
dp[3][3] = cut[4]-cut[2] = 7-4 = 3 -
计算长度为2的区间:
dp[1][2] = min(
dp[1][1] + dp[3][2] + (cut[3]-cut[0]) = 2 + 0 + (4-0) = 6,
dp[1][0] + dp[2][2] + (cut[3]-cut[0]) = 0 + 2 + 4 = 6
) = 6dp[2][3] = min(
dp[2][2] + dp[4][3] + (cut[4]-cut[1]) = 2 + 0 + (7-2) = 9,
dp[2][1] + dp[3][3] + (cut[4]-cut[1]) = 0 + 3 + 5 = 8
) = 8 -
计算长度为3的区间:
dp[1][3] = min(
dp[1][1] + dp[3][3] + (cut[4]-cut[0]) = 2 + 3 + (7-0) = 12,
dp[1][2] + dp[4][3] + (cut[4]-cut[0]) = 6 + 0 + 7 = 13,
dp[1][0] + dp[2][3] + (cut[4]-cut[0]) = 0 + 8 + 7 = 15
) = 12
最终最小切割成本为12。
这个问题的关键在于理解切割顺序的约束,以及如何通过区间DP来分解问题,每次考虑当前区间的最后一个切割点,将大问题分解为两个子问题。