多边形三角剖分的最低得分问题
字数 1048 2025-10-26 09:00:52

多边形三角剖分的最低得分问题

题目描述:
给定一个凸多边形,其顶点按顺时针顺序编号为0, 1, 2, ..., n-1。每个顶点有一个权重值,表示该顶点的数值。将多边形三角剖分成n-2个三角形,每个三角形的得分是三个顶点权重的乘积。求所有三角形得分之和的最小值。

更形式化地说:给定一个数组values,其中values[i]表示第i个顶点的权重。我们需要找到一种三角剖分方式,使得所有三角形的得分之和最小。

解题过程:

  1. 问题分析:
  • 凸多边形的三角剖分是通过不相交的对角线将多边形分割成三角形
  • 每个三角形由三个相邻顶点组成
  • 总得分是所有三角形三个顶点权重的乘积之和
  • 我们需要找到得分最小的三角剖分方案
  1. 定义状态:
  • 令dp[i][j]表示从顶点i到顶点j(包含i和j)形成的多边形进行三角剖分的最小得分
  • 我们的目标是求dp[0][n-1]
  1. 状态转移方程:
  • 当多边形只有3个顶点时(三角形),dp[i][j] = values[i] × values[j] × values[k](其中k是i和j之间的顶点)
  • 对于更大的多边形,我们需要选择一个基准边ik,然后考虑所有可能的分割点k
  • 状态转移:dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k][j] + values[i] × values[k] × values[j]),其中k从i+1到j-1
  1. 具体步骤:
  • 初始化:对角线dp[i][i]和dp[i][i+1]为0(两点或一点不能形成多边形)
  • 按区间长度从小到大计算:
    • 长度=2:三角形(3个顶点)
    • 长度=3:四边形(4个顶点)
    • 依此类推...
  1. 示例说明:
    假设顶点权重为[1, 2, 3, 4],对应顶点0,1,2,3:
  • 计算三角形(0,1,2):得分=1×2×3=6
  • 计算三角形(1,2,3):得分=2×3×4=24
  • 计算四边形(0,1,2,3):
    • 分割点1:三角形(0,1,3)和(1,2,3),得分=1×2×4 + 2×3×4=8+24=32
    • 分割点2:三角形(0,2,3)和(0,1,2),得分=1×3×4 + 1×2×3=12+6=18
    • 最小得分=min(32,18)=18
  1. 算法实现要点:
  • 使用双重循环,外层循环控制区间长度,内层循环控制区间起点
  • 内层循环遍历所有可能的分割点
  • 时间复杂度O(n³),空间复杂度O(n²)

这个问题的关键在于理解多边形剖分的递归结构,以及如何通过动态规划避免重复计算子问题。

多边形三角剖分的最低得分问题 题目描述: 给定一个凸多边形,其顶点按顺时针顺序编号为0, 1, 2, ..., n-1。每个顶点有一个权重值,表示该顶点的数值。将多边形三角剖分成n-2个三角形,每个三角形的得分是三个顶点权重的乘积。求所有三角形得分之和的最小值。 更形式化地说:给定一个数组values,其中values[ i ]表示第i个顶点的权重。我们需要找到一种三角剖分方式,使得所有三角形的得分之和最小。 解题过程: 问题分析: 凸多边形的三角剖分是通过不相交的对角线将多边形分割成三角形 每个三角形由三个相邻顶点组成 总得分是所有三角形三个顶点权重的乘积之和 我们需要找到得分最小的三角剖分方案 定义状态: 令dp[ i][ j ]表示从顶点i到顶点j(包含i和j)形成的多边形进行三角剖分的最小得分 我们的目标是求dp[ 0][ n-1 ] 状态转移方程: 当多边形只有3个顶点时(三角形),dp[ i][ j] = values[ i] × values[ j] × values[ k ](其中k是i和j之间的顶点) 对于更大的多边形,我们需要选择一个基准边ik,然后考虑所有可能的分割点k 状态转移:dp[ i][ j] = min(dp[ i][ k] + dp[ k][ j] + values[ i] × values[ k] × values[ j ]),其中k从i+1到j-1 具体步骤: 初始化:对角线dp[ i][ i]和dp[ i][ i+1 ]为0(两点或一点不能形成多边形) 按区间长度从小到大计算: 长度=2:三角形(3个顶点) 长度=3:四边形(4个顶点) 依此类推... 示例说明: 假设顶点权重为[ 1, 2, 3, 4 ],对应顶点0,1,2,3: 计算三角形(0,1,2):得分=1×2×3=6 计算三角形(1,2,3):得分=2×3×4=24 计算四边形(0,1,2,3): 分割点1:三角形(0,1,3)和(1,2,3),得分=1×2×4 + 2×3×4=8+24=32 分割点2:三角形(0,2,3)和(0,1,2),得分=1×3×4 + 1×2×3=12+6=18 最小得分=min(32,18)=18 算法实现要点: 使用双重循环,外层循环控制区间长度,内层循环控制区间起点 内层循环遍历所有可能的分割点 时间复杂度O(n³),空间复杂度O(n²) 这个问题的关键在于理解多边形剖分的递归结构,以及如何通过动态规划避免重复计算子问题。