120.三角形最小路径和

三角形最小路径和

递归视频讲解

给定一个三角形 triangle ，找出自顶向下的最小路径和。

每一步只能移动到下一行中相邻的结点上。相邻的结点 在这里指的是 下标 与 上一层结点下标 相同或者等于 上一层结点下标 + 1 的两个结点。也就是说，如果正位于当前行的下标 i ，那么下一步可以移动到下一行的下标 i 或 i + 1 。

 

示例 1：

输入：triangle = [[2],[3,4],[6,5,7],[4,1,8,3]]
输出：11
解释：如下面简图所示：
   2
  3 4
 6 5 7
4 1 8 3
自顶向下的最小路径和为 11（即，2 + 3 + 5 + 1 = 11）。
示例 2：

输入：triangle = [[-10]]
输出：-10
 

提示：

1 <= triangle.length <= 200
triangle[0].length == 1
triangle[i].length == triangle[i - 1].length + 1
-104 <= triangle[i][j] <= 104

解法一：
递归：

class Solution {
public:
    int minroad(int i, int j, vector<vector<int>> triangle){
        if (i == triangle.size() - 1){
            return triangle[i][j];
        }
        int x = minroad(i + 1, j, triangle);
        int y = minroad(i + 1, j + 1, triangle);
        return min(x, y) + triangle[i][j];

    }
    int minimumTotal(vector<vector<int>>& triangle) {

        int result = minroad(0, 0, triangle);
        return result;

    }
};

超时，存在大量重复计算

解法二：

记忆递归型

class Solution {
public:
    int sum_result[201][201];
    int minroad(int i, int j, vector<vector<int>> triangle){
        if (sum_result[i][j] != -1){
            return sum_result[i][j];
        }
        if (i == triangle.size() - 1){
            sum_result[i][j] = triangle[i][j];
        }
        else{
            int x = minroad(i + 1, j, triangle);
            int y = minroad(i + 1, j + 1, triangle);
            sum_result[i][j] = min(x, y) + triangle[i][j];
        }
        return sum_result[i][j];


    }
    int minimumTotal(vector<vector<int>>& triangle) {
        memset(sum_result, -1, sizeof(sum_result));
        int result = minroad(0, 0, triangle);
        return result;

    }
};

能解出正确答案，leetcode还是超时，JAVA版本不超时，不知道为啥

解法三：动态规划

自底向上 上山

class Solution {
public:

    int minimumTotal(vector<vector<int>>& triangle) {
        int n = triangle.size();
        vector<vector<int>> dp(n, vector<int>(n,0));
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            dp[n-1][i] = triangle[n-1][i];
        }
        for (int i = triangle.size() - 2; i >= 0; --i) {
            for (int j = 0; j <= i; ++j) {
                dp[i][j] = min(dp[i+1][j], dp[i + 1][j + 1]) + triangle[i][j];
            }
        }
        return dp[0][0];
    }
};

AC了，先初始化最底一层，DP[i][j]表示第i行第j列到底层的最短路径，最后dp[0][0]即为结果

状态定义： f(i,j)=f(i,j) =f(i,j)= 从 (i,j)(i,j)(i,j) 到达最后一行的最小路径和。
既然我们从下而上求解，那么我们就只能利用下面位置的值。

转移方程：下一层两个能到达的位置的路径和的最小值，再加上当前位置的值，就是当前位置的最小路径和。
f(i,j)  =  min  {  f(i+1,j),  f(i+1,j+1)  }  +  arr[i][j]f(i,j);=;min;{; f(i+1,j) ,; f(i+1,j+1) ; } ; + ; arr[i][j]
f(i,j)=min{f(i+1,j),f(i+1,j+1)}+arr[i][j]
这样做的优点是，每一个需要求解的点，都有两个下一个位置，普适性更高，且不用考虑最底层的点。

初始值：最后一行的点都是初始值，不需要发生改变。
f(row−1,j)=arr[row−1][j]f(row-1,j)=arr[row-1][j]
f(row−1,j)=arr[row−1][j]

返回值：顶位置 (0,0)(0,0)(0,0) 的最小路径和。
return    f(0,0)return ;;f(0,0)
returnf(0,0)

上山空间优化

方法一：一维数组

class Solution {
public:

    int minimumTotal(vector<vector<int>>& triangle) {
        int n = triangle.size();
        int dp[n];

        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            dp[i] = triangle[n-1][i];
        }
        for (int i = n - 2; i >= 0; --i) {
            for (int j = 0; j < i + 1; ++j) {
                dp[j] = min(dp[j],dp[j + 1]) + triangle[i][j];
            }
        }
        return dp[0];
    }
};

使用一维数组存储结果

方法二：不再额外申请空间，直接修改二维数组

class Solution {
public:

    int minimumTotal(vector<vector<int>>& triangle) {
        int n = triangle.size();
        for (int i = n - 2; i >= 0; --i) {
            for (int j = 0; j < i + 1; ++j) {
                triangle[n-1][j] = min(triangle[n-1][j],triangle[n-1][j + 1]) + triangle[i][j];
            }
        }
        return triangle[n-1][0];
    }
};

自顶向下 下山

class Solution {
public:

    int minimumTotal(vector<vector<int>>& triangle) {
        int n = triangle.size();
        vector<vector<int>> dp(n, vector<int>(n,0));
        dp[0][0] = triangle[0][0];
        for (int i = 1; i < n; ++i) {
            for (int j = 0; j <= i; ++j) {
                if (j == 0){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j] + triangle[i][j];
                }else if (j == i){
                    dp[i][j] =dp[i-1][j-1] + triangle[i][j];
                }else{
                    dp[i][j] = min(dp[i-1][j-1], dp[i-1][j]) + triangle[i][j];
                }
            }
        }
        int minsum = dp[n-1][0];
        for (int j = 0; j < n; ++j) {
            minsum = min(minsum, dp[n-1][j]);
        }
        return minsum;
    }
};

状态定义：f(i,j)=f(i,j) =f(i,j)= 自顶 (0,0)(0,0)(0,0) 到当前位置 (i,j)(i,j)(i,j) 的最短路径和。
每一步只能移动到下一行中相邻的结点上：
(i−1,j−1)  或  (i−1,j)  →  (i,j)  →  (i+1,j)  或  (i+1,j+1)(i-1,j-1);或;(i-1,j); \to ;(i,j); \to ;(i+1,j);或;(i+1,j+1)
(i−1,j−1)或(i−1,j)→(i,j)→(i+1,j)或(i+1,j+1)

转移方程：上一行可到达当前位置的节点中的最小路径和，再加上当前位置的值，就是当前位置的最小路径和。
f(i,j)=min  {  f(i−1,j−1)  ,    f(i−1,j)  }  +  arr[i][j]f(i,j) = min;{ ;f(i-1,j-1);,;; f(i-1,j); } ; +; arr[i][j]
f(i,j)=min{f(i−1,j−1),f(i−1,j)}+arr[i][j]
此外三角形的两个腰上的位置，都只有其上面的一个节点可以到达。

f(i,0)=f(i−1,0)+arr[i][0]        f(i,i)=f(i−1,i−1)+arr[i][i]f(i,0)=f(i-1,0)+arr[i][0];;;;f(i,i)=f(i-1,i-1)+arr[i][i]
f(i,0)=f(i−1,0)+arr[i][0]f(i,i)=f(i−1,i−1)+arr[i][i]

初始值：顶位置 (0,0)(0,0)(0,0) 的最小路径和就是顶位置的值。
f(0,0)=arr[0][0]f(0,0)=arr[0][0]
f(0,0)=arr[0][0]

返回值：最底层的数组的所有位置的路径和中的最小值。