【动态规划】力扣64:最小路径扣
给定一个包含非负整数的 m x n 网格 grid ,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:
输入:grid = [[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。
创建二维数组 dp,与原始网格的大小相同,dp[i][j] 表示从左上角出发到 (i, j) 位置的最小路径和。显然,dp[0][0]=grid[0][0]。对于 dp 中的其余元素,通过以下状态转移方程计算元素值。
4种情况:
- 当左边和上边均为矩阵边界 即 i=0 且 j=0 时,dp[0][0]=grid[0][0],即起点。
- 当只有上边时矩阵边界 即 i>0 且 j=0 时,dp[i][0]=dp[i−1][0]+grid[i][0]。
- 当只有左边时矩阵边界 即 i=0 且 j>0 时,dp[0][j]=dp[0][j−1]+grid[0][j]。
- 当没有矩阵边界 即 i>0 且 j>0 时,dp[i][j]=min(dp[i−1][j],dp[i][j−1])+grid[i][j]。
最后得到 dp矩阵右下角值 即 dp[m−1][n−1] 的值即为从网格左上角到网格右下角的最小路径和。
class Solution:
def minPathSum(self, grid: List[List[int]]) -> int:
m, n = len(grid), len(grid[0]) # 行列分别为m、n
if grid == 0:
return 0
dp = [[0] * n for _ in range(m)] # 初始化二维数组,也可以是 dp = [[0] * n] * m
dp[0][0] = grid[0][0]
for i in range(1, m):
dp[i][0] = dp[i -1][0] + grid[i][0]
for j in range(1, n):
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j]
for i in range(1, m):
for j in range(1, n):
dp[i][j] = min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]) + grid[i][j]
return dp[m - 1][n - 1]
时间复杂度:O(mn),其中 m 和 n 分别是网格的行数和列数。需要对整个网格遍历一次,计算 dp 的每个元素的值。
空间复杂度:O(mn),其中 m 和 n 分别是网格的行数和列数。创建一个二维数组 dp,和网格大小相同。
其实我们完全不需要建立 dp 矩阵浪费额外空间,直接遍历 grid[i][j] 修改即可。这是因为:grid[i][j] = min(grid[i - 1][j], grid[i][j - 1]) + grid[i][j] ;原 grid 矩阵元素中被覆盖为 dp 元素后(都处于当前遍历点的左上方),不会再被使用到。
class Solution:
def minPathSum(self, grid: List[List[int]]) -> int:
m, n = len(grid), len(grid[0]) # 行列分别为m、n
if grid == 0:
return 0
for i in range(m):
for j in range(n):
if i == 0 and j == 0:
continue
elif i == 0:
grid[i][j] = grid[0][j - 1] + grid[0][j]
elif j == 0:
grid[i][j] = grid[i - 1][0] + grid[i][0]
else:
grid[i][j] = min(grid[i - 1][j], grid[i][j - 1]) + grid[i][j]
return grid[m - 1][n - 1]
时间复杂度 O(mn):遍历整个 grid 矩阵元素。
空间复杂度 O(1):直接修改原矩阵,不使用额外空间。
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