【LeetCode 算法】Minimum Falling Path Sum II 下降路径最小和 II -DFS

文章目录

  • Minimum Falling Path Sum II 下降路径最小和 II
    • 问题描述:
    • 分析
    • 代码
      • 暴力递归
      • 记忆化
    • Tag

Minimum Falling Path Sum II 下降路径最小和 II

问题描述:

给你一个 n x n 整数矩阵 grid ,请你返回 非零偏移下降路径 数字和的最小值。

非零偏移下降路径 定义为:从 grid 数组中的每一行选择一个数字,且按顺序选出来的数字中,相邻数字不在原数组的同一列。

n = = g r i d . l e n g t h = = g r i d [ i ] . l e n g t h 1 < = n < = 200 − 99 < = g r i d [ i ] [ j ] < = 99 n == grid.length == grid[i].length\\ 1 <= n <= 200\\ -99 <= grid[i][j] <= 99 n==grid.length==grid[i].length1<=n<=20099<=grid[i][j]<=99

分析

实际的目标是要从每一行选一个数,而且相邻的行不能选择同一列,这样的n个数的和是最小的。

如果以暴力计算,第一行可以选择n,第二至第n行,每一行可以选择n-1。
需要枚举的规模就是大概 n n n^n nn.

简单的试图使用暴力的方式是无法解决的。

以问题的描述,一定会存在至少一条和最小的path
如果在第n行选了一个元素 a [ n ] [ i ] , a[n][i], a[n][i],那么这个路径在n-1行就不能选列 i i i。但是可以选择 a [ n − 1 ] [ k ] , k ! = i . a[n-1][k],k!=i. a[n1][k],k!=i.

所以可以利用递归的方式来搜索这个路径。
设定一个递归 d f s ( r o w , p r e c o l ) dfs(row,precol) dfs(row,precol),表示在 r o w row row时, r o w + 1 row+1 row+1选择 p r e c o l precol precol时的最小路径和
$ d f s ( n , p r e c o l ) = m i n ( d f s ( n − 1 , k ) + a [ n ] [ k ] ) , k ! = p r e c o l dfs(n,precol) = min(dfs(n-1,k)+a[n][k]), k!=precol dfs(n,precol)=min(dfs(n1,k)+a[n][k]),k!=precol

递归的边界,就是 r o w = = 0 row==0 row==0,需要选择与 r o w = = 1 row==1 row==1不同列的元素。
以递归搜索这个思路计算的时间复杂度,依然是 O ( N N ) , O(N^N), O(NN),所以TLE是必然的。
原因就在于在递归树上,会出现 d f s ( n , c o l ) dfs(n,col) dfs(n,col)重复计算
所以记忆化搜索,可以大幅度的减少时间复杂度,理论上可以达到 O ( N 3 ) O(N^3) O(N3).

代码

暴力递归

class Solution {
    int n,INF;
    int[][] g;
    public int minFallingPathSum(int[][] grid) {
        n = grid.length;
        g = grid;
        INF = 1<<30; 
        return dfs(n-1,-1);
    }
    public int dfs(int row,int precol){ 
        if(row==0){
            int res = INF;
            for(int i=0;i<n;i++){
                if(i!=precol){
                    res = Math.min(res,g[row][i]);
                } 
            }
            return res;
        }
        int res = INF;
        for(int i=0;i<n;i++){
            if(i!=precol){
                int t = dfs(row-1,i)+g[row][i];
                res = Math.min(res,t);
            }
        } 
        return res;
    }
}

时间复杂度 O ( N N ) O(N^N) O(NN)

空间复杂度 O ( N ) O(N) O(N)

记忆化

class Solution {
   int n,INF;
   int[][] g,memo;
   public int minFallingPathSum(int[][] grid) {
       n = grid.length;
       g = grid;
       INF = 1<<30;
       memo = new int[n][n+1];
       for(int i=0;i<n;i++) Arrays.fill(memo[i],-1);
       return dfs(n-1,-1);
   }
   public int dfs(int row,int precol){
       if(memo[row][precol+1]!=-1){
           return memo[row][precol+1];
       }
       if(row==0){
           int res = 100;
           for(int i=0;i<n;i++){
               if(i!=precol){
                   res = Math.min(res,g[row][i]);
               } 
           }
           return memo[row][precol+1] = res;
       }
       int res = INF;
       for(int i=0;i<n;i++){
           if(i!=precol){
               int t = dfs(row-1,i)+g[row][i];
               res = Math.min(res,t);
           }
       }
       memo[row][precol+1] = res;
       return res;
   }
}

时间复杂度 O ( N 3 ) O(N^3) O(N3)

空间复杂度 O ( N 2 ) O(N^2) O(N2)

Tag

Matrix

Memory

你可能感兴趣的:(数据结构与算法,算法,深度优先,leetcode)