【剑指 の 精选】热门状态机 DP 运用题

2023-09-07 09:50:29 浏览数 (1)

题目描述

这是 LeetCode 上的「剑指 Offer II 091. 粉刷房子」,难度为「中等」

Tag : 「状态机 DP」、「动态规划」

假如有一排房子,共 n 个,每个房子可以被粉刷成红色、蓝色或者绿色这三种颜色中的一种,你需要粉刷所有的房子并且使其相邻的两个房子颜色不能相同。

当然,因为市场上不同颜色油漆的价格不同,所以房子粉刷成不同颜色的花费成本也是不同的。每个房子粉刷成不同颜色的花费是以一个 n x 3 的正整数矩阵 costs 来表示的。

例如,costs[0][0] 表示第

0

号房子粉刷成红色的成本花费;costs[1][2] 表示第

1

号房子粉刷成绿色的花费,以此类推。

请计算出粉刷完所有房子最少的花费成本。

示例 1:

代码语言:javascript复制
输入: costs = [[17,2,17],[16,16,5],[14,3,19]]

输出: 10

解释: 将 0 号房子粉刷成蓝色,1 号房子粉刷成绿色,2 号房子粉刷成蓝色。
最少花费: 2   5   3 = 10。

示例 2:

代码语言:javascript复制
输入: costs = [[7,6,2]]

输出: 2

提示:

costs.length == n
costs[i].length == 3
1 <= n <= 100
1 <= costs[i][j] <= 20

状态机 DP

为了方便,我们记 costscs

根据题意,当我们从前往后决策每间房子的颜色时,当前房子所能刷的颜色,取决于上一间房子的颜色。

我们可以定义

f[i][j]

为考虑下标不超过

i

的房子,且最后一间房子颜色为

j

时的最小成本。

起始我们有

f[0][i] = cs[0][i]

,代表只有第一间房子时,对应成本为第一间房子的上色成本。

然后不失一般性考虑,

f[i][j]

该如何计算:

f[i][j]

为所有

f[i - 1][prev]

(其中

prev neq j

)中的最小值加上

cs[i][j]

本质上这是一道「状态机 DP」问题:某些状态只能由规则限定的状态所转移,通常我们可以从

f[i][j]

能够更新哪些目标状态(后继状态)进行转移,也能够从

f[i][j]

依赖哪些前置状态(前驱状态)来转移。

一些细节:考虑到我们

f[i][X]

的计算只依赖于

f[i - 1][X]

,因此我们可以使用三个变量来代替我们的动规数组。

Java 代码:

代码语言:javascript复制
class Solution {
    public int minCost(int[][] cs) {
        int n = cs.length;
        int a = cs[0][0], b = cs[0][1], c = cs[0][2];
        for (int i = 1; i < n; i  ) {
            int d = Math.min(b, c)   cs[i][0];
            int e = Math.min(a, c)   cs[i][1];
            int f = Math.min(a, b)   cs[i][2];
            a = d; b = e; c = f;
        }
        return Math.min(a, Math.min(b, c));
    }
}

Java 代码:

代码语言:javascript复制
class Solution {
    public int minCost(int[][] cs) {
        int n = cs.length;
        int a = cs[0][0], b = cs[0][1], c = cs[0][2];
        for (int i = 0; i < n - 1; i  ) {
            int d = Math.min(b, c)   cs[i   1][0];
            int e = Math.min(a, c)   cs[i   1][1];
            int f = Math.min(a, b)   cs[i   1][2];
            a = d; b = e; c = f;
        }
        return Math.min(a, Math.min(b, c));
    }
}
  • 时间复杂度:
O(n times C)

,其中

C = 3

为颜色数量

  • 空间复杂度:
O(1)

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