1.1 问题描述

7-3 最低通行费 (25 分)
 

一个商人穿过一个N×N的正方形的网格,去参加一个非常重要的商务活动。他要从网格的左上角进,右下角出。每穿越中间1个小方格,都要花费1个单位时间。商人必须在(2N-1)个单位时间穿越出去。而在经过中间的每个小方格时,都需要缴纳一定的费用。

这个商人期望在规定时间内用最少费用穿越出去。请问至少需要多少费用?

注意:不能对角穿越各个小方格(即,只能向上下左右四个方向移动且不能离开网格)。

输入格式:

第一行是一个整数,表示正方形的宽度N (1≤N<100);

后面N行,每行N个不大于100的整数,为网格上每个小方格的费用。

输出格式:

至少需要的费用。

 

1.2 算法描述

定义二维数组f[i][j]为所需的费用。商人要从左上角走到右下角,把问题细分至最优子结构,即是从左上第一格到右下角的第一格,且给定步数为2n-1,说明不能走回头路,每次只能移动一步,即为向右或者向下。因此,只用比较f[i][j]的左边f[i][j-1]和上面f[i-1][j]哪个所需的费用少,选择费用少的一步,填入表中,并将所需费用与本格的费用累加起来,得到最优解。

 

#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
int n,f[1000][1000];
int main()
{
cin>>n;
for(int i=1;i<=n;++i)
for(int j=1;j<=n;++j)

cin>>f[i][j];

for(int i=1;i<=n;++i)
for(int j=1;j<=n;++j){
if(i==1 and j==1) continue;
if(i==1){
f[i][j]+=f[i][j-1];
}
else if(j==1) f[i][j]+=f[i-1][j];
else f[i][j]+=min(f[i-1][j],f[i][j-1]);
}
cout<<f[n][n]<<endl;
return 0;
}

 

1.3 问题求解:

1.1.1 根据最优子结构性质,列出递归方程式,

f[i][j]+=min(f[i-1][j],f[i][j-1]);

1.1.2 给出填表法中表的维度、填表范围和填表顺序。

维度:二维。

填表范围:从f[1][1]到f[n][n]。

填表顺序:从上到下,从左到右。(i从1~n,j从1~n)

1.1.3 分析该算法的时间和空间复杂度

时间复杂度:O (n2),采用了二重循环。

空间复杂度:O (n2),采用二维数组存放费用数据。

 

1.4 心得体会(对本次实践收获及疑惑进行总结)

采用动态规划法,分析最优子结构,题目看似复杂,但是只要找到递归方程式的正确写法,和确定边界值,找到最优解,问题就会简单许多。

对本题分析的时候,刚开始没有把i=1和j=1的情况单独列出,导致运行结果出错,后面检查后发现,递归方程式可以跳过第一行和第一列,从i=2,j=2开始求最优解,结果才正确。

因此,对于使用动态规划求解,应该更为细心地思考题目的解法,不要觉得一个递归方程式就是万能的,才能得到更好的算法。

 

2. 你对动态规划算法的理解和体会

动态规划算法与上一章学习的分治法相似,其基本思想是把待求解问题分为若干个子问题,对子问题求解,结合后得到原问题的解。与分治法不同的是,这些子问题都是环环相扣的,不是互相独立的。

因此,可以建立一个表,将已解决的子问题答案填入表中,这就是动态规划法的基本思想,能节省许多时间,提高效率,避免大量重复计算。同时,我们应注意边界条件和递归方程的正确性,才能将动态规划法更好地运用到题目当中。