题目
给定一个二维数组matrix[][],一个人必须从左上角出发,最终到达右下角,沿途只可以向下或者向右走,沿途的数字都累加就是距离累加和。返回最小距离累加和。
这道题中会采用压缩数组的算法来进行优化
暴力递归
暴力递归方法的整体思路是根据小人所在的位置(当前值),通过向下传递(向左走向右走)来获取最终选择路径的最小值。
所以base case可以确定:
- 如果小人走到了最后一行,那么接下来就只能向下走。
- 如果小人走到了最后一列,那么接下来就只能向左走。
- 如果小人走到了matrix[][]的最后一个格子,返回当前值给上层做处理,取最小值。
- 否则,既可以向左也走可以向右走,并获取最小值。
所以暴力递归的方法就出来了。
public static int minPathSum1(int[][] matrix) {
if (null == matrix || matrix.length == 0 || matrix[0] == null || matrix[0].length == 0) {
return -1;
}
int row = matrix.length;
int col = matrix[0].length;
return process(row - 1, col - 1, 0, 0, matrix);
}
//返回 matrix[i...][j....] 位置的最小值。
public static int process(int row, int col, int curRow, int curCol, int[][] matrix) {
//当走到最后一个位置,返回matrix中最后一个位置的值
if (curRow == row && curCol == col) {
return matrix[row][col];
}
//走到最后一行,只能往右走,只能向右累加
if (curRow == row) {
return matrix[curRow][curCol] + process(row, col, curRow, curCol + 1, matrix);
}
//走到最后一列,只能向下走
if (curCol == col) {
return matrix[curRow][curCol] + process(row, col, curRow + 1, curCol, matrix);
}
//否则,可以向右走,可以向下走,进行累加。
int curValue = matrix[curRow][curCol];
int p1 = curValue + process(row, col, curRow + 1, curCol, matrix);
int p2 = curValue + process(row, col, curRow, curCol + 1, matrix);
return Math.min(p1, p2);
}
动态规划
这道题的动态规划也不难,给定的是一个二维数组matrix[][],每次行和列会进行变化(可变参数),所以可以创建一个和matrix大小相等的dp[][]来存放每一步计算的值。
因为只可以向下走或向右走,所以dp中任选一个格子的依赖是依赖自己的左侧的值和上面的值。其中dp中第一行的值只会依赖同行左侧的值,dp中第一列的值只会依赖同一列上面的值。
所以先将dp中第一行和第一列的值填充好后,其余的按照依赖关系填充,即可完善dp表。
代码
public static int dp(int[][] matrix) {
if (null == matrix || matrix.length == 0 || matrix[0] == null || matrix[0].length == 0) {
return -1;
}
int row = matrix.length;
int col = matrix[0].length;
int[][] dp = new int[row][col];
dp[0][0] = matrix[0][0];
for (int i = 1; i < col; i++) {
dp[0][i] = dp[0][i - 1] + matrix[0][i];
}
for (int j = 1; j < row; j++) {
dp[j][0] = dp[j - 1][0] + matrix[j][0];
}
for (int i = 1; i < row; i++) {
for (int j = 1; j < col; j++) {
dp[i][j] = Math.min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]) + matrix[i][j];
}
}
return dp[row - 1][col - 1];
}
优化
动态规划方法中是创建了一个和matrix[][]大小相等的dp表,通过填充dp表来完善的代码。
如果给定的matrix[][]太大了,是不是我的dp表也要跟着很大,并且,在填充dp表时,第三行依赖第二行的值,第四行依赖第三行的值,此时。第二行的值就已经没有用了,不再需要它了,所以是不是只需要一个跟matrix[][]中列的长度相等的一维数组arr[]就够了。
代码
public static int minPathSum2(int[][] matrix) {
if (matrix == null || matrix.length == 0 || matrix[0] == null || matrix[0].length == 0) {
return 0;
}
int row = matrix.length;
int col = matrix[0].length;
int[] arr = new int[col];
arr[0] = matrix[0][0];
//根据matrix第一行的值填充arr
for (int i = 1; i < col; i++) {
arr[i] = arr[i - 1] + matrix[0][i];
}
for (int i = 1; i < row; i++) {
arr[0] += matrix[i][0];
for (int j = 1; j < col; j++) {
//arr[j - 1] : 相当于我依赖的左边
//arr[j] : 因为此时arr[j]的值还没修改,还是上一行的值,相当于自己的上面。
arr[j] = Math.min(arr[j - 1], arr[j]) + matrix[i][j];
}
}
return arr[col - 1];
}