Python陪练2–二维数组

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:

  1. 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]
  2. 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 ij,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。
  • 天道酬勤

    与人方便,与己方便。

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