1,动态规划求解
这题求的是从左上角到右下角,路径上的数字和最小,并且每次只能向下或向右移动。所以上面很容易想到动态规划求解。我们可以使用一个二维数组dp
,dp[i][j]
表示的是从左上角到坐标(i,j)
的最小路径和。那么走到坐标(i,j)
的位置只有这两种可能,要么从上面(i-1,j)
走下来,要么从左边(i,j-1)
走过来,我们要选择路径和最小的再加上当前坐标的值就是到坐标(i,j)
的最小路径。
所以递推公式就是
dp[i][j]=min(dp[i-1][j]+dp[i][j-1])+grid[i][j];
有了递推公式再来看一下边界条件,当在第一行的时候,因为不能从上面走下来,所以当前值就是前面的累加。同理第一列也一样,因为他不能从左边走过来,所以当前值只能是上面的累加。
比如上面图中,如果我们走到中间这一步的话,我们可以从上面1→3→5走过来,也可以从左边1→1→5,我们取最小的即可。我们来看下代码
public int minPathSum(int[][] matrix) {
int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
int[][] dp = new int[m][n];
dp[0][0] = matrix[0][0];
//第一列只能从上面走下来
for (int i = 1; i < m; i++) {
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + matrix[i][0];
}
//第一行只能从左边走过来
for (int i = 1; i < n; i++) {
dp[0][i] = dp[0][i - 1] + matrix[0][i];
}
for (int i = 1; i < m; i++) {
for (int j = 1; j < n; j++) {
//递推公式,取从上面走下来和从左边走过来的最小值+当前坐标的值
dp[i][j] = Math.min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]) + matrix[i][j];
}
}
return dp[m - 1][n - 1];
}
我们看到二维数组dp
和二维数组matrix
的长和宽都是一样的,没必要再申请一个dp
数组,完全可以使用matrix
,来看下代码
public int minPathSum(int[][] matrix) {
int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (i == 0 && j == 0)
continue;
if (i == 0) {
//第一行只能从左边走过来
matrix[i][j] += matrix[i][j - 1];
} else if (j == 0) {
//第一列只能从上面走下来
matrix[i][j] += matrix[i - 1][j];
} else {
//递推公式,取从上面走下来和从左边走过来的最小值+当前坐标的值
matrix[i][j] += Math.min(matrix[i - 1][j], matrix[i][j - 1]);
}
}
}
return matrix[m - 1][n - 1];
}
2,递归求解
我们还可以把上面的动态规划改为递归,定义一个函数
minPathSum(int[][] grid, int i, int j)
表示从左上角到坐标(i,j)
的最短路径和,那么同样道理,要走到坐标(i,j)
只能从上面下来或者左边过来。所以代码轮廓我们大致能写出来
public int minPathSum(int[][] grid, int i, int j) {
if (边界条件的判断) {
return
}
//一些逻辑处理
//取从上面走下来和从左边走过来的最小值+当前坐标的值
return grid[i][j] + Math.min(minPathSum(grid, i - 1, j), minPathSum(grid, i, j - 1));
}
下面再来看下完整代码(注意这种会超时)
public int minPathSum(int[][] grid) {
return minPathSum(grid, grid.length - 1, grid[0].length - 1);
}
public int minPathSum(int[][] grid, int i, int j) {
if (i == 0 && j == 0)
return grid[i][j];
//第一行只能从左边走过来
if (i == 0)
return grid[i][j] + minPathSum(grid, i, j - 1);
//第一列只能从上面走下来
if (j == 0)
return grid[i][j] + minPathSum(grid, i - 1, j);
//取从上面走下来和从左边走过来的最小值+当前坐标的值
return grid[i][j] + Math.min(minPathSum(grid, i - 1, j), minPathSum(grid, i, j - 1));
}
因为这里面的递归会导致大量的重复计算,所以还是老方法,就是把计算过的值存储到一个map
中,下次计算的时候先看map
中是否有,如果有就直接从map
中取,如果没有再计算,计算之后再把结果放到map
中,来看下代码
public int minPathSum(int[][] grid) {
return minPathSum(grid, grid.length - 1, grid[0].length - 1, new HashMap<string, integer>());
}
public int minPathSum(int[][] grid, int i, int j, Map<string, integer> map) {
if (i == 0 && j == 0)
return grid[i][j];
String key = i + "*" + j;
if (map.containsKey(key))
return map.get(key);
int res = 0;
//第一行只能从左边走过来
if (i == 0)
res = grid[i][j] + minPathSum(grid, i, j - 1, map);
//第一列只能从上面走下来
else if (j == 0)
res = grid[i][j] + minPathSum(grid, i - 1, j, map);
//取从上面走下来和从左边走过来的最小值+当前坐标的值
else
res = grid[i][j] + Math.min(minPathSum(grid, i - 1, j, map), minPathSum(grid, i, j - 1, map));
map.put(key, res);
return res;
}