leetcode-最小路径和 记录自己的解题思路

Posted by 行如风 Blog on April 29, 2020
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记录下自己的解题步骤,备忘。64题

题目: 给定一个包含非负整数的 m x n 网格,请找出一条从左上角到右下角的路径,使得路径上的数字总和为最小。

说明:每次只能向下或者向右移动一步。

示例:

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输入:
[
  [1,3,1],
  [1,5,1],
  [4,2,1]
]
输出: 7
解释: 因为路径 1→3→1→1→1 的总和最小。

看到这个题时,因为是一个起点到终点的过程,并且从当前状态到下一状态有确定的转移方式,故想到可以使用dfs来解,又是一个最值问题,也可以用动态规划来解题。

我先使用了dfs来解题

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思路:因为每次只能向下或者向右移动一步,设当前状态为(i, j),下一个状态为右移动一步(i, j+1)或者往下移动一步(i+i, j),因为是求路径和,故需要递归时保存和,并且每次递归都需要加上当前节点值,即:
	sum += grid[i][j]

对于每次的这两个变化,取最小值,不停递归,直到终点或超出边界返回。
下面是go代码(提交后超出时间限制)
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func minPathSum(grid [][]int) int {
    if len(grid) == 0 {
        return 0
    }
    return dfs(grid, 0, 0, 0, 1<<31 - 1)

}
//grid是当前二维数组,i,j是当前位置,sum为每进行一步的累加值,minSum为最小值(只有走到终点时才进行更新)
func dfs(grid [][]int, i int, j int, sum int, minSum int) int {
    if i > len(grid) - 1 {
        return minSum
    }
    if j > len(grid[0]) - 1 {
        return minSum
    }
    sum += grid[i][j]
    if i == len(grid) - 1 && j == len(grid[0]) - 1 {
        if sum < minSum {
            minSum = sum
        }
        return minSum
    }
    return min(dfs(grid, i+1, j, sum, minSum), dfs(grid, i, j+1, sum, minSum))
}

func min(m, n int) int {
    if m < n {
        return m
    }
    return n
}

起点移动到终点,距离为m+n,又因为每次移动有两个选择,故时间复杂度:

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O(2^(m+n))

递归深度为m+n,故空间复杂度

1
O(m+n)

使用动态规划来处理:

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对于一个点(i, j)来说,他是由这个点的左边:(i-1, j)或者上面(i, j-1)走过来的,
	所以如果已知了(i-1, j)和(i, j-1)的最小路径值,那么对于(i, j)这个点来说,
	它的最小路径值就是:min(路径值(i-1, j) + grid[i][j], 路径值(i, j-1) + grid[i][j])。
用dp的二维数组来表示最小路径和,则转移函数就是:
	dp[i][j] = min(dp[i-1][j]+grid[i][j], dp[i][j-1]+grid[i][j])
初始值:dp[0][0] = grid[0][0]
第一行只能由其左边转移过来,故dp[0][i] = dp[0][i-1] + grid[0][i]
第一列只能由其上面转移过来,故dp[i][0] = dp[i-1][0] + grid[i][0]

下面是go代码:

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func minPathSum(grid [][]int) int {
    m := len(grid)
    if m == 0 {
        return 0
    }
    
    n := len(grid[0])
    dp := make([][]int, m)
    for i := 0; i < len(grid); i++ {
        dp[i] = make([]int, n)
    }
    dp[0][0] = grid[0][0]
    for i := 1; i < n; i++ {
        dp[0][i] = dp[0][i-1] + grid[0][i]
    }
    for i := 1; i < m; i++ {
        dp[i][0] = dp[i-1][0] + grid[i][0]
    }
    for i := 1; i < m; i++ {
        for j := 1; j < n; j++ {
            dp[i][j] = min(dp[i-1][j]+grid[i][j], dp[i][j-1]+grid[i][j])
        }
    }
    //fmt.Println(dp)
    return dp[m-1][n-1]

}

func min(m, n int) int {
    if m < n {
        return m
    }
    return n
}

时间复杂度:

1
O(mn)

空间复杂度:

1
O(mn)

本题可以针对空间进行优化, 考虑到点(i, j),其只用到左边和上边,故可优化为一维数组,数组长度为grid的m 当然还可以直接使用grid来记录最小路径和