נתיב עם ערך ממוצע מקסימלי
נתון מטריצה מרובעת בגודל N*N שבה כל תא משויך לעלות ספציפית. נתיב מוגדר כרצף ספציפי של תאים שמתחיל מהתא השמאלי העליון נע רק ימינה או למטה ומסתיים בתא הימני התחתון. אנו רוצים למצוא נתיב עם הממוצע המרבי על כל הנתיבים הקיימים. הממוצע מחושב כעלות הכוללת חלקי מספר התאים שבהם ביקרו בנתיב.
דוגמאות:
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
תצפית מעניינת אחת היא המהלכים המותרים היחידים למטה וימינה אנחנו צריכים תנועות N-1 למטה ו- N-1 תנועות ימינה כדי להגיע ליעד (למטה ימין למטה). אז כל נתיב מהפינה השמאלית העליונה לפינה הימנית התחתונה דורש 2N - 1 תאים. ב מְמוּצָע ערך המכנה קבוע ואנחנו צריכים רק למקסם את המונה. לכן אנחנו בעצם צריכים למצוא את נתיב הסכום המקסימלי. חישוב הסכום המקסימלי של הנתיב הוא בעיית תכנות דינמית קלאסית אם dp[i][j] מייצג את הסכום המקסימלי עד לתא (i j) מ- (0 0) אז בכל תא (i j) אנו מעדכנים את dp[i][j] כמו להלן
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];
ברגע שנקבל את הסכום המקסימלי של כל הנתיבים נחלק את הסכום הזה ב- (2N - 1) ונקבל את הממוצע המקסימלי שלנו.
יישום:
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 ?>
תְפוּקָה5.200000מורכבות הזמן : O(N 2 ) עבור נתון קלט N
מרחב עזר: עַל 2 ) עבור קלט נתון N.שיטה - 2: ללא שימוש ברווח N*N נוסף
אנו יכולים להשתמש במערך עלות הקלט כ-dp כדי לאחסן את ה-ans. אז ככה אנחנו לא צריכים מערך dp נוסף או לא את הרווח הנוסף הזה.
תצפית אחת היא שהמהלכים המותרים היחידים הם למטה וימינה אנחנו צריכים מהלכי N-1 למטה ו-N-1 מהלכים ימינה כדי להגיע ליעד (למטה ימינה למטה). אז כל נתיב מהפינה השמאלית העליונה לפינה הימנית התחתונה דורש 2N - 1 תא. ב מְמוּצָע ערך המכנה קבוע ואנחנו צריכים רק למקסם את המונה. לכן אנחנו בעצם צריכים למצוא את נתיב הסכום המקסימלי. חישוב הסכום המקסימלי של נתיב הוא בעיית תכנות דינמית קלאסית, גם אנחנו לא צריכים שום ערך prev cost[i][j] לאחר חישוב dp[i][j] כך שנוכל לשנות את ערך העלות[i][j] כך שלא נצטרך מקום נוסף עבור dp[i][j].
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];
להלן יישום הגישה לעיל:
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.
תְפוּקָה5.2מורכבות זמן: O(N*N)
מרחב עזר: O(1)
