Calea cu valoarea medie maximă
Având în vedere o matrice pătrată de dimensiune N*N în care fiecare celulă este asociată cu un cost specific. O cale este definită ca o secvență specifică de celule care începe de la celula din stânga sus, care se mișcă numai la dreapta sau în jos și se termină în celula din dreapta jos. Vrem să găsim o cale cu media maximă pentru toate căile existente. Media este calculată ca cost total împărțit la numărul de celule vizitate în cale.
Exemple:
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
O observație interesantă este că singurele mișcări permise sunt în jos și la dreapta avem nevoie de N-1 mișcări în jos și N-1 mișcări la dreapta pentru a ajunge la destinație (în partea dreaptă jos). Deci, orice cale de la colțul din stânga sus până la colțul din dreapta jos necesită 2N - 1 celule. În medie valoarea numitorului este fixă și trebuie doar să maximizăm numărătorul. Prin urmare, trebuie să găsim calea sumei maxime. Calcularea sumei maxime a căilor este o problemă clasică de programare dinamică dacă dp[i][j] reprezintă suma maximă până la celula (i j) de la (0 0), atunci la fiecare celulă (i j) actualizăm dp[i][j] după cum urmează
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];
Odată ce obținem suma maximă a tuturor căilor, vom împărți această sumă la (2N - 1) și vom obține media noastră maximă.
Implementare:
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 ?>
Ieșire5.200000Complexitatea timpului : O(N 2 ) pentru dată intrare N
Spațiu auxiliar: PE 2 ) pentru intrarea dată N.Metoda - 2: Fără a utiliza spațiu suplimentar N*N
Putem folosi matricea costurilor de intrare ca dp pentru a stoca ans. astfel încât în acest fel nu avem nevoie de o matrice dp suplimentară sau de spațiu suplimentar.
O observație este că singurele mișcări permise sunt în jos și la dreapta avem nevoie de N-1 mișcări în jos și N-1 mișcări la dreapta pentru a ajunge la destinație (în partea dreaptă jos). Deci, orice cale de la colțul din stânga sus până la colțul din dreapta jos necesită 2N - 1 celulă. În medie valoarea numitorului este fixă și trebuie doar să maximizăm numărătorul. Prin urmare, trebuie să găsim calea sumei maxime. Calcularea sumei maxime a căilor este o problemă clasică de programare dinamică, de asemenea, nu avem nevoie de nicio valoare anterioară cost[i][j] după calcularea dp[i][j], astfel încât putem modifica valoarea cost[i][j] astfel încât să nu avem nevoie de spațiu suplimentar pentru 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];
Mai jos este implementarea abordării de mai sus:
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.
Ieșire5.2Complexitatea timpului: O(N*N)
Spațiu auxiliar: O(1)
