Útvonal maximális átlagértékkel
Adott egy N*N méretű négyzetmátrix, ahol minden cellához egy adott költség tartozik. Az útvonal a cellák meghatározott sorozata, amely a bal felső cellától kezdődik, csak jobbra vagy lefelé mozog, és a jobb alsó cellában ér véget. Olyan útvonalat akarunk találni, amely a létező útvonalak maximális átlagával rendelkezik. Az átlagot úgy számítják ki, hogy a teljes költséget elosztják az útvonalon meglátogatott cellák számával.
Példák:
Input : Matrix = [1 2 3
4 5 6
7 8 9]
Output : 5.8
Path with maximum average is 1 -> 4 -> 7 -> 8 -> 9
Sum of the path is 29 and average is 29/5 = 5.8
Egy érdekes megfigyelés, hogy az egyetlen megengedett mozgás lefelé, és jobbra van szükség N-1 lefelé és N-1 jobbra, hogy elérjük a célt (jobbra lent). Tehát a bal felső saroktól a jobb alsó sarokhoz vezető útvonalak 2N - 1 cellát igényelnek. In átlagos érték esetén a nevező rögzített, és csak maximalizálnunk kell a számlálót. Ezért alapvetően meg kell találnunk a maximális összeg elérési utat. Az útvonal maximális összegének kiszámítása klasszikus dinamikus programozási probléma, ha dp[i][j] a maximális összeget jelenti az (i j) celláig (0 0) akkor minden cellában (i j) frissítjük a dp[i][j] értéket az alábbiak szerint.
for all i 1 <= i <= N
dp[i][0] = dp[i-1][0] + cost[i][0];
for all j 1 <= j <= N
dp[0][j] = dp[0][j-1] + cost[0][j];
otherwise
dp[i][j] = max(dp[i-1][j] dp[i][j-1]) + cost[i][j];
Miután megkaptuk az összes útvonal maximális összegét, elosztjuk ezt az összeget (2N - 1) és megkapjuk a maximális átlagunkat.
Végrehajtás:
C++Java//C/C++ program to find maximum average cost path #includeusing namespace std ; // Maximum number of rows and/or columns const int M = 100 ; // method returns maximum average of all path of // cost matrix double maxAverageOfPath ( int cost [ M ][ M ] int N ) { int dp [ N + 1 ][ N + 1 ]; dp [ 0 ][ 0 ] = cost [ 0 ][ 0 ]; /* Initialize first column of total cost(dp) array */ for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) dp [ i ][ 0 ] = dp [ i -1 ][ 0 ] + cost [ i ][ 0 ]; /* Initialize first row of dp array */ for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) dp [ 0 ][ j ] = dp [ 0 ][ j -1 ] + cost [ 0 ][ j ]; /* Construct rest of the dp array */ for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( int j = 1 ; j <= N ; j ++ ) dp [ i ][ j ] = max ( dp [ i -1 ][ j ] dp [ i ][ j -1 ]) + cost [ i ][ j ]; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return ( double ) dp [ N -1 ][ N -1 ] / ( 2 * N -1 ); } /* Driver program to test above functions */ int main () { int cost [ M ][ M ] = { { 1 2 3 } { 6 5 4 } { 7 3 9 } }; printf ( '%f' maxAverageOfPath ( cost 3 )); return 0 ; } C#// JAVA Code for Path with maximum average // value import java.io.* ; class GFG { // method returns maximum average of all // path of cost matrix public static double maxAverageOfPath ( int cost [][] int N ) { int dp [][] = new int [ N + 1 ][ N + 1 ] ; dp [ 0 ][ 0 ] = cost [ 0 ][ 0 ] ; /* Initialize first column of total cost(dp) array */ for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) dp [ i ][ 0 ] = dp [ i - 1 ][ 0 ] + cost [ i ][ 0 ] ; /* Initialize first row of dp array */ for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) dp [ 0 ][ j ] = dp [ 0 ][ j - 1 ] + cost [ 0 ][ j ] ; /* Construct rest of the dp array */ for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) dp [ i ][ j ] = Math . max ( dp [ i - 1 ][ j ] dp [ i ][ j - 1 ] ) + cost [ i ][ j ] ; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return ( double ) dp [ N - 1 ][ N - 1 ] / ( 2 * N - 1 ); } /* Driver program to test above function */ public static void main ( String [] args ) { int cost [][] = {{ 1 2 3 } { 6 5 4 } { 7 3 9 }}; System . out . println ( maxAverageOfPath ( cost 3 )); } } // This code is contributed by Arnav Kr. Mandal.JavaScript// C# Code for Path with maximum average // value using System ; class GFG { // method returns maximum average of all // path of cost matrix public static double maxAverageOfPath ( int [] cost int N ) { int [] dp = new int [ N + 1 N + 1 ]; dp [ 0 0 ] = cost [ 0 0 ]; /* Initialize first column of total cost(dp) array */ for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) dp [ i 0 ] = dp [ i - 1 0 ] + cost [ i 0 ]; /* Initialize first row of dp array */ for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) dp [ 0 j ] = dp [ 0 j - 1 ] + cost [ 0 j ]; /* Construct rest of the dp array */ for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) dp [ i j ] = Math . Max ( dp [ i - 1 j ] dp [ i j - 1 ]) + cost [ i j ]; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return ( double ) dp [ N - 1 N - 1 ] / ( 2 * N - 1 ); } // Driver Code public static void Main () { int [] cost = {{ 1 2 3 } { 6 5 4 } { 7 3 9 }}; Console . Write ( maxAverageOfPath ( cost 3 )); } } // This code is contributed by nitin mittal.PHP< script > // JavaScript Code for Path with maximum average value // method returns maximum average of all // path of cost matrix function maxAverageOfPath ( cost N ) { let dp = new Array ( N + 1 ); for ( let i = 0 ; i < N + 1 ; i ++ ) { dp [ i ] = new Array ( N + 1 ); for ( let j = 0 ; j < N + 1 ; j ++ ) { dp [ i ][ j ] = 0 ; } } dp [ 0 ][ 0 ] = cost [ 0 ][ 0 ]; /* Initialize first column of total cost(dp) array */ for ( let i = 1 ; i < N ; i ++ ) dp [ i ][ 0 ] = dp [ i - 1 ][ 0 ] + cost [ i ][ 0 ]; /* Initialize first row of dp array */ for ( let j = 1 ; j < N ; j ++ ) dp [ 0 ][ j ] = dp [ 0 ][ j - 1 ] + cost [ 0 ][ j ]; /* Construct rest of the dp array */ for ( let i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( let j = 1 ; j < N ; j ++ ) dp [ i ][ j ] = Math . max ( dp [ i - 1 ][ j ] dp [ i ][ j - 1 ]) + cost [ i ][ j ]; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return dp [ N - 1 ][ N - 1 ] / ( 2 * N - 1 ); } let cost = [[ 1 2 3 ] [ 6 5 4 ] [ 7 3 9 ]]; document . write ( maxAverageOfPath ( cost 3 )); < /script>Python3// Php program to find maximum average cost path // method returns maximum average of all path of // cost matrix function maxAverageOfPath ( $cost $N ) { $dp = array ( array ()) ; $dp [ 0 ][ 0 ] = $cost [ 0 ][ 0 ]; /* Initialize first column of total cost(dp) array */ for ( $i = 1 ; $i < $N ; $i ++ ) $dp [ $i ][ 0 ] = $dp [ $i - 1 ][ 0 ] + $cost [ $i ][ 0 ]; /* Initialize first row of dp array */ for ( $j = 1 ; $j < $N ; $j ++ ) $dp [ 0 ][ $j ] = $dp [ 0 ][ $j - 1 ] + $cost [ 0 ][ $j ]; /* Construct rest of the dp array */ for ( $i = 1 ; $i < $N ; $i ++ ) { for ( $j = 1 ; $j <= $N ; $j ++ ) $dp [ $i ][ $j ] = max ( $dp [ $i - 1 ][ $j ] $dp [ $i ][ $j - 1 ]) + $cost [ $i ][ $j ]; } // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return $dp [ $N - 1 ][ $N - 1 ] / ( 2 * $N - 1 ); } // Driver code $cost = array ( array ( 1 2 3 ) array ( 6 5 4 ) array ( 7 3 9 ) ) ; echo maxAverageOfPath ( $cost 3 ) ; // This code is contributed by Ryuga ?>
Kimenet5.200000Időbeli összetettség : O(N 2 ) adott N bemenethez
Kiegészítő tér: ON 2 ) adott N bemenetre.2. módszer: Extra N*N tér használata nélkül
Használhatjuk a bemeneti költség tömböt dp-ként az ans tárolására. így így nincs szükségünk extra dp tömbre, vagy nincs szükségünk extra helyre.
Az egyik megfigyelés az, hogy az egyetlen megengedett mozgás lefelé és jobbra van szükségünk N-1 lefelé és N-1 jobbra lépésre, hogy elérjük a célt (jobbra lent). Tehát a bal felső saroktól a jobb alsó sarokig tartó bármely útvonalhoz 2N - 1 cella szükséges. In átlagos érték esetén a nevező rögzített, és csak maximalizálnunk kell a számlálót. Ezért alapvetően meg kell találnunk a maximális összeg elérési utat. Az útvonal maximális összegének kiszámítása egy klasszikus dinamikus programozási probléma, ráadásul a dp[i][j] kiszámítása után nincs szükségünk korábbi költség[i][j] értékre, így a költség[i][j] értéket úgy módosíthatjuk, hogy ne kelljen több hely a dp[i][j] számára.
for all i 1 <= i < N
cost[i][0] = cost[i-1][0] + cost[i][0];
for all j 1 <= j < N
cost[0][j] = cost[0][j-1] + cost[0][j];
otherwise
cost[i][j] = max(cost[i-1][j] cost[i][j-1]) + cost[i][j];
Az alábbiakban bemutatjuk a fenti megközelítés megvalósítását:
C++Java// C++ program to find maximum average cost path #includeusing namespace std ; // Method returns maximum average of all path of cost matrix double maxAverageOfPath ( vector < vector < int >> cost ) { int N = cost . size (); // Initialize first column of total cost array for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) cost [ i ][ 0 ] = cost [ i ][ 0 ] + cost [ i - 1 ][ 0 ]; // Initialize first row of array for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) cost [ 0 ][ j ] = cost [ 0 ][ j - 1 ] + cost [ 0 ][ j ]; // Construct rest of the array for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( int j = 1 ; j <= N ; j ++ ) cost [ i ][ j ] = max ( cost [ i - 1 ][ j ] cost [ i ][ j - 1 ]) + cost [ i ][ j ]; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return ( double ) cost [ N - 1 ][ N - 1 ] / ( 2 * N - 1 ); } // Driver program int main () { vector < vector < int >> cost = {{ 1 2 3 } { 6 5 4 } { 7 3 9 } }; cout < < maxAverageOfPath ( cost ); return 0 ; } C#// Java program to find maximum average cost path import java.io.* ; class GFG { // Method returns maximum average of all path of cost // matrix static double maxAverageOfPath ( int [][] cost ) { int N = cost . length ; // Initialize first column of total cost array for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) cost [ i ][ 0 ] = cost [ i ][ 0 ] + cost [ i - 1 ][ 0 ] ; // Initialize first row of array for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) cost [ 0 ][ j ] = cost [ 0 ][ j - 1 ] + cost [ 0 ][ j ] ; // Construct rest of the array for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) cost [ i ][ j ] = Math . max ( cost [ i - 1 ][ j ] cost [ i ][ j - 1 ] ) + cost [ i ][ j ] ; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return ( double ) cost [ N - 1 ][ N - 1 ] / ( 2 * N - 1 ); } // Driver program public static void main ( String [] args ) { int [][] cost = { { 1 2 3 } { 6 5 4 } { 7 3 9 } }; System . out . println ( maxAverageOfPath ( cost )); } } // This code is contributed by karandeep1234JavaScript// C# program to find maximum average cost path using System ; class GFG { // Method returns maximum average of all path of cost // matrix static double maxAverageOfPath ( int [ ] cost ) { int N = cost . GetLength ( 0 ); // Initialize first column of total cost array for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) cost [ i 0 ] = cost [ i 0 ] + cost [ i - 1 0 ]; // Initialize first row of array for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) cost [ 0 j ] = cost [ 0 j - 1 ] + cost [ 0 j ]; // Construct rest of the array for ( int i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( int j = 1 ; j < N ; j ++ ) cost [ i j ] = Math . Max ( cost [ i - 1 j ] cost [ i j - 1 ]) + cost [ i j ]; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return ( double ) cost [ N - 1 N - 1 ] / ( 2 * N - 1 ); } // Driver program static void Main ( string [] args ) { int [ ] cost = { { 1 2 3 } { 6 5 4 } { 7 3 9 } }; Console . WriteLine ( maxAverageOfPath ( cost )); } } // This code is contributed by karandeep1234Python3// Method returns maximum average of all path of cost matrix function maxAverageOfPath ( cost ) { let N = cost . length ; // Initialize first column of total cost array for ( let i = 1 ; i < N ; i ++ ) cost [ i ][ 0 ] = cost [ i ][ 0 ] + cost [ i - 1 ][ 0 ]; // Initialize first row of array for ( let j = 1 ; j < N ; j ++ ) cost [ 0 ][ j ] = cost [ 0 ][ j - 1 ] + cost [ 0 ][ j ]; // Construct rest of the array for ( let i = 1 ; i < N ; i ++ ) for ( let j = 1 ; j <= N ; j ++ ) cost [ i ][ j ] = Math . max ( cost [ i - 1 ][ j ] cost [ i ][ j - 1 ]) + cost [ i ][ j ]; // divide maximum sum by constant path // length : (2N - 1) for getting average return ( cost [ N - 1 ][ N - 1 ]) / ( 2.0 * N - 1 ); } // Driver program let cost = [[ 1 2 3 ] [ 6 5 4 ] [ 7 3 9 ]]; console . log ( maxAverageOfPath ( cost )) // This code is contributed by karandeep1234.
Kimenet5.2Időbeli összetettség: O(N*N)
Kiegészítő tér: O(1)
