奇怪的打印机 II(颜色替换成本版本)
字数 1222 2025-11-17 00:54:09

奇怪的打印机 II(颜色替换成本版本)

题目描述:
有一个奇怪的打印机,它打印时每次可以执行两种操作:

  1. 在字符串任意位置打印任意字符,成本为cost_add
  2. 替换字符串中所有出现的某个字符为另一个字符,成本为cost_replace

给定一个目标字符串s,求打印机打印出该字符串的最小总成本。

解题过程:

让我们循序渐进地分析这个问题:

  1. 问题分析:

    • 这是一个区间动态规划问题,因为我们需要考虑字符串的子区间
    • 两种操作都有成本,我们需要找到最优的操作序列
    • 关键观察:替换操作会影响整个字符串中所有相同的字符
  2. 状态定义:
    定义dp[i][j]表示打印出子串s[i...j]的最小成本

  3. 基础情况:

    • 当i > j时,dp[i][j] = 0(空字符串不需要操作)
    • 当i = j时,dp[i][j] = cost_add(单个字符直接打印)
  4. 状态转移方程:
    情况1:直接打印最后一个字符
    dp[i][j] = dp[i][j-1] + cost_add

    情况2:如果s[j]在区间[i, j-1]中出现过,设位置为k
    我们可以考虑先打印s[i...k],然后通过替换操作将字符s[k]替换为s[j]
    这样打印s[k+1...j-1]的成本可能更低
    dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j-1] + cost_replace)

    情况3:更一般的情况,我们可以将区间分割
    dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j]),其中i ≤ k < j

  5. 算法步骤:

    • 初始化dp数组
    • 按区间长度从小到大计算
    • 对于每个区间[i, j],考虑所有可能的分割点
    • 返回dp[0][n-1]
  6. 示例分析:
    假设s = "abc",cost_add = 1,cost_replace = 1

    区间长度1:
    dp[0][0] = 1 ("a")
    dp[1][1] = 1 ("b")
    dp[2][2] = 1 ("c")

    区间长度2:
    "ab":min(dp[0][1] + 1, dp[0][0] + dp[1][1]) = min(1+1, 1+1) = 2
    "bc":同理为2

    区间长度3:
    "abc":考虑所有分割点

    • 直接打印:dp[0][2] = dp[0][1] + 1 = 2 + 1 = 3
    • 分割:min(dp[0][0]+dp[1][2], dp[0][1]+dp[2][2]) = min(1+2, 2+1) = 3
    • 替换:检查是否有相同字符,这里没有
      最终结果为3
  7. 时间复杂度:O(n³),空间复杂度:O(n²)

这个解法通过考虑字符替换的可能性,在传统区间DP基础上增加了对颜色替换操作的优化处理。

奇怪的打印机 II(颜色替换成本版本) 题目描述: 有一个奇怪的打印机,它打印时每次可以执行两种操作: 在字符串任意位置打印任意字符,成本为cost_ add 替换字符串中所有出现的某个字符为另一个字符,成本为cost_ replace 给定一个目标字符串s,求打印机打印出该字符串的最小总成本。 解题过程: 让我们循序渐进地分析这个问题: 问题分析: 这是一个区间动态规划问题,因为我们需要考虑字符串的子区间 两种操作都有成本,我们需要找到最优的操作序列 关键观察:替换操作会影响整个字符串中所有相同的字符 状态定义: 定义dp[ i][ j]表示打印出子串s[ i...j ]的最小成本 基础情况: 当i > j时,dp[ i][ j ] = 0(空字符串不需要操作) 当i = j时,dp[ i][ j] = cost_ add(单个字符直接打印) 状态转移方程: 情况1:直接打印最后一个字符 dp[ i][ j] = dp[ i][ j-1] + cost_ add 情况2:如果s[ j]在区间[ i, j-1 ]中出现过,设位置为k 我们可以考虑先打印s[ i...k],然后通过替换操作将字符s[ k]替换为s[ j ] 这样打印s[ k+1...j-1 ]的成本可能更低 dp[ i][ j] = min(dp[ i][ j], dp[ i][ k] + dp[ k+1][ j-1] + cost_ replace) 情况3:更一般的情况,我们可以将区间分割 dp[ i][ j] = min(dp[ i][ j], dp[ i][ k] + dp[ k+1][ j]),其中i ≤ k < j 算法步骤: 初始化dp数组 按区间长度从小到大计算 对于每个区间[ i, j ],考虑所有可能的分割点 返回dp[ 0][ n-1 ] 示例分析: 假设s = "abc",cost_ add = 1,cost_ replace = 1 区间长度1: dp[ 0][ 0 ] = 1 ("a") dp[ 1][ 1 ] = 1 ("b") dp[ 2][ 2 ] = 1 ("c") 区间长度2: "ab":min(dp[ 0][ 1] + 1, dp[ 0][ 0] + dp[ 1][ 1 ]) = min(1+1, 1+1) = 2 "bc":同理为2 区间长度3: "abc":考虑所有分割点 直接打印:dp[ 0][ 2] = dp[ 0][ 1 ] + 1 = 2 + 1 = 3 分割:min(dp[ 0][ 0]+dp[ 1][ 2], dp[ 0][ 1]+dp[ 2][ 2 ]) = min(1+2, 2+1) = 3 替换:检查是否有相同字符,这里没有 最终结果为3 时间复杂度:O(n³),空间复杂度:O(n²) 这个解法通过考虑字符替换的可能性,在传统区间DP基础上增加了对颜色替换操作的优化处理。