徒步旅行中的补给问题 | 豆包MarsCode AI 刷题

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问题描述:

小R正在计划一次从地点A到地点B的徒步旅行,总路程需要 N 天。为了在旅途中保持充足的能量,小R每天必须消耗1份食物。幸运的是,小R在路途中每天都会经过一个补给站,可以购买食物进行补充。然而,每个补给站的食物每份的价格可能不同,并且小R最多只能同时携带 K 份食物。现在,小R希望在保证每天都有食物的前提下,以最小的花费完成这次徒步旅行。你能帮助小R计算出最低的花费是多少吗?

问题分析:

输入: N:总天数 k:长度为 N 的数组,表示每天补给站的食物价格 data:小R最多能同时携带的食物份数 输出:最低花费

关键约束: 小R每天必须消耗1份食物 小R最多只能同时携带 K 份食物 小R每天可以在补给站购买食物

动态规划思路: 我们可以使用一个一维数组 dp 来记录到达第 i 天时的最低花费。其中 dp[i] 表示在第 i 天完成旅行时的最低花费。

算法分析:

时间复杂度: 可以在 O(N) 时间内完成计算。 遍历 N 天,每次操作的时间复杂度为 O(1),因此总时间复杂度为 O(N)。 空间复杂度: 使用了一个长度为 N的数组 ,空间复杂度为 O(N)。 实验结果: 对于给定的示例输入,算法能够正确计算出最低花费为 8。 通过调整 N、date 和 K 的值,可以验证算法在不同情况下的正确性。

算法的目的:

是计算在给定的天数 n、最大携带量 k 和每天食物价格 data 的情况下,小R完成徒步旅行的最低花费。然而,算法的实现方式似乎试图考虑了一个复杂的状态转移,其中包含了不必要的嵌套循环和状态表示。

我的算法还存在的问题:状态表示:dp[i][l] 表示在第 i 天结束时,小R手上有 l 份食物的最低花费。然而,这个表示方法有些冗余,因为我们实际上只关心到达第 i 天时的最低花费,而不需要知道手上有多少份食物(因为每天必须消耗一份)。状态转移:状态转移方程 dp[i][l] = min(dp[i][l], dp[i - 1][j] + (l - j + 1) * data[i - 1]) 试图考虑从第 i-1 天到第 i 天的所有可能转移,但这并不正确。特别是,(l - j + 1) 表示从第 i-1 天到第 i 天购买的食物数量,但这种计算方式没有考虑到购买和消耗食物的实际情况。边界条件:算法试图通过 l - j + 1 >= 0 and l - j + 1 <= k 来限制购买的食物数量,但这并不符合问题的实际需求。这时可以使用我们可以使用一个简单的动态规划算法来解决这个问题,其中状态 dp[i] 表示到达第 i 天时的最低花费。来解决我所出现的问题。当然上述优化后的算法仍然不是最优解,因为它在每次迭代时都考虑了从过去 k 天内的所有可能购买点。一个更高效的方法是使用单调队列(deque)来维护一个滑动窗口内的最小前缀和,从而将内层循环的时间复杂度降低到 O(1)。然而,对于较小的 n 和 k,上述算法已经足够高效。

对于最后一个测试用例 [3, 2, 4, 1] 和参数 (4, 1),正确的最低花费应该是 9 而不是 10,但上述算法可能无法正确计算(取决于 k 的值)。为了得到正确答案,我们需要一个更精细的算法,它考虑了每天必须消耗一份食物的约束,并且能够在每次购买时做出最优决策。这通常涉及到更复杂的动态规划状态表示和状态转移方程。

实验代码:

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