Python程序:查找在给定两个位置收集黄金的最低成本


假设我们有一个二维矩阵以及其他一些值,例如row、col、erow0、ecol0、erow1和ecol1。如果我们当前的位置是矩阵[row, col],并且我们想要拾取位于矩阵[erow0, ecol0]和矩阵[erow1, ecol1]的黄金。我们可以向上、向下、向左和向右移动,但是当我们位于单元格(r, c)时,我们必须支付成本矩阵[r, c],尽管如果我们多次到达同一个单元格,我们不需要再次支付该单元格的成本。我们必须找到在两个位置拾取黄金的最低成本。

因此,如果输入如下所示:

11111
110101010
1111010

row = 0, col = 0, erow0 = 0, ecol0 = 3, erow1 = 2, ecol1 = 2,则输出将为8,因为我们位于(0, 0)并且想要从位置(0, 3)和(2, 2)拾取黄金。所以首先从(0, 0)移动到(0, 3)三步,然后回到(0,0),然后按照标记为1的单元格移动到(2, 2)。

为了解决这个问题,我们将遵循以下步骤:

  • 定义一个函数`is_valid()`。这将接收x,y。

  • 当x和y在矩阵范围内时返回true,否则返回false。

  • 定义一个函数`min_cost()`。这将接收sx,sy。

  • 堆heap := 一个包含项目(matrix[sx, sy], sx, sy)的堆。

  • dists := 一个与给定矩阵大小相同的矩阵,并填充无穷大。

  • dists[sx, sy] := matrix[sx, sy]

  • 当堆heap不为空时,执行以下操作:

    • (cost, x, y) := 堆heap的第一个元素,并从堆heap中删除第一个元素。

    • 对于[(x, y - 1) ,(x + 1, y) ,(x - 1, y) ,(x, y + 1)]中的每个对(nx, ny),执行以下操作:

      • 如果`is_valid(nx, ny)`且`matrix[nx, ny] + cost < dists[nx, ny]`非零,则:

        • edge := matrix[nx, ny]

        • dists[nx, ny] := edge + cost

        • 将(edge + cost, nx, ny)插入堆heap。

  • 返回dists。

  • 从主方法执行以下操作:

  • res := 无穷大

  • a := min_cost(row, col), b := min_cost(erow0, ecol0), c := min_cost(erow1, ecol1)

  • 对于范围从0到矩阵的行数的i,执行以下操作:

    • 对于范围从0到矩阵的列数的j,执行以下操作:

      • res := res 和 (a[i, j] + b[i, j] + c[i, j] - 2 * matrix[i, j]) 的最小值。

  • 返回res。

示例

让我们看看下面的实现,以便更好地理解:

在线演示

import heapq
import math
class Solution:
   def solve(self, matrix, row, col, erow0, ecol0, erow1, ecol1):
      def is_valid(x, y):
         return x >= 0 and y >= 0 and x < len(matrix) and y < len(matrix[0])
      def min_cost(sx, sy):
         heap = [(matrix[sx][sy], sx, sy)]
         dists = [[math.inf] * len(matrix[0]) for _ in range(len(matrix))]
         dists[sx][sy] = matrix[sx][sy]
         while heap:
            cost, x, y = heapq.heappop(heap)
            for nx, ny in [(x, y - 1), (x + 1, y), (x - 1, y), (x, y + 1)]:
               if is_valid(nx, ny) and matrix[nx][ny] + cost < dists[nx][ny]:
                  edge = matrix[nx][ny]
                  dists[nx][ny] = edge + cost
                  heapq.heappush(heap, (edge + cost, nx, ny))
         return dists
      res = math.inf
      a, b, c = min_cost(row, col), min_cost(erow0, ecol0), min_cost(erow1, ecol1)
      for i in range(len(matrix)):
         for j in range(len(matrix[0])):
            res = min(res, a[i][j] + b[i][j] + c[i][j] - 2 * matrix[i][j])
      return res
ob = Solution()
matrix = [
   [1, 1, 1, 1, 1],
   [1, 10, 10, 10, 10],
   [1, 1, 1, 10, 10]
]
row = 0
col = 0
erow0 = 0
ecol0 = 3
erow1 = 2
ecol1 = 2
print(ob.solve(matrix, row, col, erow0, ecol0, erow1, ecol1))

输入

[ [1, 1, 1, 1, 1], [1, 10, 10, 10, 10], [1, 1, 1, 10, 10]
], 0, 0, 0, 3, 2, 2

输出

8

更新于:2020年12月22日

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