📅  最后修改于: 2023-12-03 14:55:20.892000             🧑  作者: Mango
这个主题主要涉及到数学和算法方面的内容,下面将介绍其中的一些关键知识点。
贪心算法是一种算法思想,其基本思路是通过一系列的贪心策略来求解问题。在这个主题中,我们也可以使用贪心算法来解决问题。
假设我们有一个数组 a
,我们需要对其中的一些元素进行修改,使得它们成为相同元素的倍数,并且需要最小化修改成本。
首先,我们可以对数组 a
进行排序,然后从小到大依次考虑每个元素。对于每个元素 a[i]
,我们需要将它修改到符合条件的最小值。
假设当前 a[i]
对应的倍数为 m
,我们需要将 a[i]
修改为 m * k
,其中 k
表示 a[i]
到下一个符合条件的最小值需要的增量或减量。
因此,我们可以使用如下的贪心策略:
a[i+1]
是 a[i]
的倍数,则将 a[i]
修改为 a[i+1]
;a[i+1]
不是 a[i]
的倍数,则计算出 a[i]
到下一个符合条件的最小值 a[i+1]*m
需要的增量或减量 k
,将 a[i]
修改为 a[i+1]*m-k
或 a[i+1]*m+k
,取较小值;使用这个贪心策略,我们可以将问题转化为求解增量或减量的最小值,来最小化修改成本。
动态规划是另一种常用的算法思想,可以用来求解一些具有重叠子问题和最优子结构性质的问题。
在这个主题中,我们也可以使用动态规划来解决问题。具体地说,我们可以考虑设计一个动态规划状态,使得其可以表示数组中的一部分元素以及这些元素成为相同元素的倍数所需要的最小修改成本。
假设我们已经处理好了数组 a
的前 i-1
个元素,现在需要处理数组 a
的第 i
个元素。我们可以考虑计算出数组 a[0...i-1]
中的一部分元素成为相同元素的倍数所需要的最小修改成本,然后加上将 a[i]
修改为相同元素倍数所需要的成本(根据贪心算法中的策略可以得到)。
因此,我们可以使用如下的动态规划状态:
$$ dp[i][j] = \min_{k=0}^{j} {dp[i-1][k] + cost(a[i], a[k], j)}, \ j \in [1, i-1] $$
其中,$dp[i][j]$ 表示将数组 a[0...i-1]
中的一部分元素成为相同元素的倍数所需要的最小修改成本,其中最后一个元素为 a[j]
,cost(a[i], a[k], j)
表示将 a[i]
修改为相同元素倍数所需的成本,即 $a[i]-x$ 或 $x-a[i]$,其中 $x$ 表示下一个符合条件的最小值。
通过设计这样的动态规划状态,我们可以使用动态规划来求解最小修改成本。
下面是使用贪心算法和动态规划来解决问题的代码实现,其中函数 solve_greedy(a)
和 solve_dp(a)
分别使用了贪心算法和动态规划来求解问题。
def solve_greedy(a):
a.sort()
res = 0
for i in range(1, len(a)):
if a[i] % a[i-1] != 0:
m = a[i] // a[i-1]
k1 = a[i] - m * a[i-1]
k2 = m * a[i-1] - a[i]
k = min(k1, k2)
a[i] = m * a[i-1] + k
res += k
return res
def solve_dp(a):
dp = [[float('inf')] * len(a) for _ in range(len(a))]
for i in range(1, len(a)):
for j in range(1, i):
for k in range(j):
m = a[j] // a[k]
k1 = a[j] - m * a[k]
k2 = m * a[k] - a[j]
k = min(k1, k2)
dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i-1][k] + k)
for k in range(i):
m = a[i] // a[k]
k1 = a[i] - m * a[k]
k2 = m * a[k] - a[i]
k = min(k1, k2)
dp[i][i] = min(dp[i][i], dp[i-1][k] + k)
return dp[-1][-1]
使用这两个函数可以分别求解最小修改成本,得到的结果应该是相同的。