切棍子的最小成本问题(进阶版:多维切割)
字数 1400 2025-11-14 04:21:08

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:

  1. 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
  1. 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。

  2. 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。

  1. 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)
  1. 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。

  2. 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
    ) = 6

    dp[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。

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 ) = 6 dp[ 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。