鹅厂校招算法题:最小路径和

最小路径和

最近在学习swift编程语言,接触了swift中数组Array的使用,正好在翻阅之前校招面试鹅厂时的面试算法题。正好可以使用swift中的二维数组来练习下这个题目。

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:

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。

解答

分析

这是一个二维数组求最小路径问题,这里应该类似于早期的RPG游戏,比如仙剑2,金庸群侠传等。其在从地图上的一个点到另外一个点的最小成本就和这里差不多。如下图:

01.png

主角如果想到大绿色点的话,有几种方案可选,计算机肯定是选择一种最优的方案去进行(这里会考虑遮挡)。

那么这个题目该如何做呢?

rows = 1, columns = 1

我们先以数组大小为(columns = 1, rows = 1)的情况来看。

假设array = [2], 那么最小值为2,只有一条路可走。

rows = 2, columns = 2

假设array = [[1, 3], [2, 4 ]],如下图:

03.png

那么其有两条路可选:

  • 1 -> 3 -> 4, 路径和为8

  • 1 ->2 -> 4,路径和为7

    那么最小路径就是7,

    在仔细分析下每一步

    首先我们看到达(0, 1)位置最小值为:

    Newf(0, 1) = f(0, 0) + f(0, 1) = 1 + 3 = 4

    到达(1, 0)位置最小值为:

    Newf(1, 0) = f(0, 0) + f(1, 0) = 1 + 2 = 3

    那么到达(1, 1)只有两条路可选了

    • (1, 0) -> (1, 1), Newf(1, 1) = Newf(1, 0) + f(1, 1) = 4 + 4 = 8

    • (0, 1) -> (1, 1), Newf(1, 1) = Newf(0, 1) + f(1, 1) = 3 + 4 = 7

      那么从(0, 0)到达终点(1, 1)的最小路径就是上面两种情况的最小值7。

      如下图所示:

02.png

从上我们可以推导出公式:


formula@2x.png

rows = 3, columns = 3

根据前面的公式我们可以直接计算出如果是3 * 3的数组的展示情况如下图:


04.png

代码如下

func minPathSum(_ grid: [[Int]]) -> Int {
    let columns = grid[0].count
    let rows = grid.count
    var mutGrid = grid
    
    for i in 0..<rows {
        for j in 0..<columns {
            var leftValue = Int.max
            var topValue = Int.max
            if i > 0 || j > 0 {
                if i > 0 {
                    topValue = mutGrid[i - 1][j]
                }
                if j > 0 {
                    leftValue = mutGrid[i][j - 1]
                }
                mutGrid[i][j] = min(leftValue, topValue) + mutGrid[i][j]
            }
        }
    }
    
    return mutGrid[rows - 1][columns - 1]
}

复杂度

由于是二维的数组,必须全部遍历,复杂度为O(M * N)

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