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,可以先购买完食物后再消耗今天的1份食物。然而,每个补给站的食物每份的价格可能不同,并且小R在购买完食物后最多只能同时携带 K 份食物。
现在,小R希望在保证每天食物消耗的前提下,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?
**输入 **
n 总路程需要的天数
k 小R最多能同时携带食物的份数
data[i] 第i天补给站每份食物的价格
**输出 **
返回完成这次徒步旅行的最小花费
**约束条件 **
1 < n,k < 1000
1 < data[i] < 10000
测试样例
样例1:
输入:n = 5 ,k = 2 ,data = [1, 2, 3, 3, 2]
输出:9
样例2:
输入:n = 6 ,k = 3 ,data = [4, 1, 5, 2, 1, 3]
输出:9
样例3:
输入:n = 4 ,k = 1 ,data = [3, 2, 4, 1]
输出:10
以下是解决该问题的思路和代码实现:
思路分析
我们可以使用动态规划的方法来解决这个问题。定义一个二维数组 dp[i][j]
表示在第 i
天结束时,携带 j
份食物的最小花费。
在每一天,我们有两种选择:
- 不购买食物:直接消耗当天的一份食物,状态转移到
dp[i+1][j-1]
。 - 购买食物:购买一定数量的食物,使得总携带量不超过
K
,更新相应的状态。
代码实现
def min_cost(n, k, data):
# 初始化 dp 数组
dp = [[float('inf')] * (k + 1) for _ in range(n + 1)]
# 初始状态:第 0 天携带 0 份食物的花费为 0
dp[0][0] = 0
for i in range(n):
for j in range(k + 1):
if dp[i][j] == float('inf'):
continue
# 不购买食物,消耗当天的一份食物
if j > 0:
dp[i + 1][j - 1] = min(dp[i + 1][j - 1], dp[i][j])
# 购买食物
for buy in range(k - j + 1):
new_j = j + buy
cost = dp[i][j] + buy * data[i]
dp[i + 1][new_j] = min(dp[i + 1][new_j], cost)
# 最终结果:第 n 天携带 0 份食物的最小花费
return dp[n][0]
# 测试样例
print(min_cost(5, 2, [1, 2, 3, 3, 2])) # 输出: 9
print(min_cost(6, 3, [4, 1, 5, 2, 1, 3])) # 输出: 9
print(min_cost(4, 1, [3, 2, 4, 1])) # 输出: 10
复杂度分析
- 时间复杂度:$O(n * k^2)$,其中 $n$ 是总路程需要的天数,$k$ 是小R最多能同时携带食物的份数。因为有两层嵌套循环遍历
i
和j
,并且在购买食物的过程中还有一层循环遍历购买的数量。 - 空间复杂度:$O(n * k)$,主要用于存储
dp
数组。