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本文涉及的基础知识点
C++算法:前缀和、前缀乘积、前缀异或的原理、源码及测试用例 包括课程视频
 动态规划,日后完成。
题目
有 n 堆石头排成一排,第 i 堆中有 stones[i] 块石头。
 每次 移动 需要将 连续的 k 堆石头合并为一堆,而这次移动的成本为这 k 堆中石头的总数。
 返回把所有石头合并成一堆的最低成本。如果无法合并成一堆,返回 -1 。
 示例 1:
 输入:stones = [3,2,4,1], K = 2
 输出:20
 解释:
 从 [3, 2, 4, 1] 开始。
 合并 [3, 2],成本为 5,剩下 [5, 4, 1]。
 合并 [4, 1],成本为 5,剩下 [5, 5]。
 合并 [5, 5],成本为 10,剩下 [10]。
 总成本 20,这是可能的最小值。
 示例 2:
 输入:stones = [3,2,4,1], K = 3
 输出:-1
 解释:任何合并操作后,都会剩下 2 堆,我们无法再进行合并。所以这项任务是不可能完成的。.
 示例 3:
 输入:stones = [3,5,1,2,6], K = 3
 输出:25
 解释:
 从 [3, 5, 1, 2, 6] 开始。
 合并 [5, 1, 2],成本为 8,剩下 [3, 8, 6]。
 合并 [3, 8, 6],成本为 17,剩下 [17]。
 总成本 25,这是可能的最小值。
 提示:
 n == stones.length
 1 <= n <= 30
 1 <= stones[i] <= 100
 2 <= k <= 30
分析
dp[begin][end]记录stones[begin,end)合并后的最小得分。时间复杂度O(nnn),状态数:n*n,转移状态时间复杂度O(n)。
状态转移
假定stones[begin,end)是由stone[begin,m)和stone[m,end)合并成的,m取值范围(begin,end)。stone[begin,m)简称左堆,stone[m,end)简称右堆。
| 左右两堆剩余石头数之和小于k | dp[begin][end] = dp[begin][m]+dp[m][end] | 
| 左右两堆剩余石头数之和等于于k | dp[begin][end] = dp[begin][m]+dp[m][end]+vPreSum[begin][end],石头发生了合并 | 
| 左右两堆剩余石头数之和大于于k | 抛弃 | 
左右两堆剩余石头数之和大于于k
抛弃左右两堆剩余石头数之和大于于k,也可以找到最优解。
| 最后一轮 | 只有k个石头,故不会超过k | 
| 倒数第二轮 | 只有2k-1个石头,假定其范围是[i0,j0),倒数第二轮是[i1,j1), 那么[i0,j0)会合并,这时两堆石头恰好是k,故不会超过k | 
| … | … | 
剩余石头数
每次合并后,石头数减少k-1。所有石头数减1,再对k-1求求余,再加1。
 注意:先判断石头数是否是1,不是直接返回-1。
代码
核心代码
class Solution {
public:int mergeStones(vector<int>& stones, int K) {m_c = stones.size();if (1 != RemainLen(m_c,K)){return -1;}vector<int> vPreSum = { 0 };for (const auto& n : stones){vPreSum.emplace_back(n + vPreSum.back());}vector<vector<int>> dp(m_c,vector<int>(m_c+1));//dp[i][j] 表示合并stones[i,j)的最小成本for (int len = 2; len <= m_c; len++){for (int begin = 0; begin + len <= m_c; begin++){const int end = begin + len;int iMin = INT_MAX;for (int m = begin + 1; m < end; m++){const int iAdd = RemainLen(m - begin, K) + RemainLen(end - m, K);if (iAdd > K){continue;}int cur = dp[begin][m] + dp[m][end];iMin = min(iMin, cur);}if (1 == RemainLen(len, K)){iMin += vPreSum[end] - vPreSum[begin];}dp[begin][end] = iMin;}			}return dp.front().back();}int RemainLen(int len, int k){return 1+(len - 1) % (k - 1);}int m_c;
};
 
测试代码
template<class T>
void Assert(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2)
{if (v1.size() != v2.size()){assert(false);return;}for (int i = 0; i < v1.size(); i++){assert(v1[i] == v2[i]);}
}template<class T>
void Assert(const T& t1, const T& t2)
{assert(t1 == t2);
}int main()
{vector<int> stones = { 3,5,1,2,6 };int k = 3;int res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(25, res);stones = { 3,2,4,1 };k = 2;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(20, res); stones = { 1,2,3,4,5,6,7 };k = 3;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(49, res);stones = { 1,2,3,4,5,6,7 };k = 4;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(38, res);stones = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };k = 5;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(60, res);//stones = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 };k = 2;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(135, res);stones = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1 };k = 3;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(87, res);stones = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };k = 4;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(91, res);//stones = { 5,8,7,6,5,12,13,14,4,3,2,1,2 };k = 4;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(155, res);stones = { 2,8,7,6,5,12,13,14,4,3,2,1,2 };k = 5;res = Solution().mergeStones(stones, k);Assert(119, res);//CConsole::Out(res);
}
 
旧版代码
 template<class T>void MinSelf(T* seft, const T& other){*seft = min(*seft, other);}
class Solution {public:int mergeStones(vector<int>& stones, int k) {m_k = k;m_c = stones.size();m_dp.assign(m_c + 1, vector<vector<int>>(m_c, vector<int>(k + 1, 1000 * 1000 * 100)));vector<int> vPreSum(1);for (const auto& stone : stones){vPreSum.push_back(vPreSum.back() + stone);}for (int pos = 0; pos + 1 - 1 < m_c; pos++){m_dp[1][pos][1] = 0;}for (int len = 2; len <= m_c; len++){for (int pos = 0; pos+len <= m_c; pos++){//int iEnd = pos + len - 1;for (int iHeapNum = 2; iHeapNum <= k; iHeapNum++){for (int iPreLen = 1; iPreLen < len; iPreLen += k - 1){MinSelf(&m_dp[len][pos][iHeapNum], m_dp[iPreLen][pos][1] + m_dp[len - iPreLen][pos + iPreLen][iHeapNum - 1]);}}m_dp[len][pos][1] = m_dp[len][pos][k] + vPreSum[pos + len] - vPreSum[pos];}			}		return (m_dp[m_c][0][1] >= 1000 * 1000 * 100) ? -1 : m_dp[m_c][0][1];}int m_k;int m_c;vector<vector<vector<int>>> m_dp;};
 
旧版代码2
 template<class T>void MinSelf(T* seft, const T& other){*seft = min(*seft, other);}class Solution {public:int mergeStones(vector<int>& stones, int k) {m_k = k;m_c = stones.size();m_dp.assign(m_c + 1, vector<int>(m_c, ( 1000 * 1000 * 100)));if ((m_c-1) % (k - 1) != 0){return -1;}vector<int> vPreSum(1);for (const auto& stone : stones){vPreSum.push_back(vPreSum.back() + stone);}for (int pos = 0; pos + 1 - 1 < m_c; pos++){m_dp[1][pos] = 0;}for (int len = 2; len <= m_c; len++){for (int pos = 0; pos+len <= m_c; pos++){for (int iPreLen = 1; iPreLen < len; iPreLen += k - 1){MinSelf(&m_dp[len][pos], m_dp[iPreLen][pos] + m_dp[len - iPreLen][pos + iPreLen]);}if ((len-1) % (k - 1) == 0){m_dp[len][pos] +=  vPreSum[pos + len] - vPreSum[pos];}}			}		return (m_dp[m_c][0] >= 1000 * 1000 * 100) ? -1 : m_dp[m_c][0];}int m_k;int m_c;vector<vector<int>> m_dp;};
 
旧版代码三
class Solution {
 public:
 int mergeStones(vector& stones, int k) {
 m_c = stones.size();
 if (0 != (m_c - 1) % (k-1))
 {
 return -1;
 }
 vector vPreSum(1);
 for (const auto& n : stones)
 {
 vPreSum.emplace_back(vPreSum.back() + n);
 }
 vector<vector> vLenBegin(m_c + 1, vector(m_c));
 for (int len = k; len <= m_c; len++)
 {
 for (int begin = 0; begin + len - 1 < m_c; begin++)
 {
 int iMaxPreScore = INT_MAX;
 for (int lLen = 1; lLen < len; lLen += (k - 1))
 {
 int rLen = len - lLen;
 iMaxPreScore = min(iMaxPreScore, vLenBegin[lLen][begin] + vLenBegin[rLen][begin + lLen]);
 }
 if (0 == (len - 1) % (k - 1))
 {
 iMaxPreScore += vPreSum[begin + len] - vPreSum[begin];
 }
 vLenBegin[len][begin] = iMaxPreScore ;
 }
 }
 return vLenBegin.back().front();
 }
 int m_c;
 };
扩展阅读
视频课程
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 https://edu.csdn.net/course/detail/38771
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相关下载
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| 鄙人想对大家说的话 | 
|---|
| 闻缺陷则喜是一个美好的愿望,早发现问题,早修改问题,给老板节约钱。 | 
| 墨家名称的来源:有所得以墨记之。 | 
| 如果程序是一条龙,那算法就是他的是睛 | 
测试环境
操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17
 或者 操作系统:win10 开发环境:
VS2022 C++17

