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:
- 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。