20、数据结构与算法实战:数字三角形问题

Description
给定一个由n行数字组成的数字三角形如下图所示。试设计一个算法,计算出从三角形的顶至底的一条路径,使该路径经过的数字总和最大。
*
对于给定的由n行数字组成的数字三角形,计算从三角形的顶至底的路径经过的数字和的最大值。

Input
输入数据的第1行是数字三角形的行数n,1≤n≤100。接下来n行是数字三角形各行中的数字。所有数字在0…99之间。

Output
输出数据只有一个整数,表示计算出的最大值。

Sample Input
5
7
38
810
274 4
452 6 5

Sample Output
30

参考程序

#include <stdio.h>
#define LEN 100

struct Tri
{
   
     
	int value;
	int maxnum;
};
struct Tri Triangle[LEN+5][LEN+5];

void InputTriangle(int row)
{
   
     
	int i,j;
	for(i=1;i<=row;i++)
	{
   
     
		for(j=1;j<=i;j++)
		{
   
     
			scanf("%d",&Triangle[i][j].value );
		}
	}
}

int GetMax(int a,int b)
{
   
     
	return a>=b?a:b;
}

int GetMaxElement(int n)
{
   
     
	int j;
	int max=Triangle[n][1].maxnum;
	for(j=2;j<=n;j++)
	{
   
     
		if(Triangle[n][j].maxnum>max)
		{
   
     
			max=Triangle[n][j].maxnum;
		}
	}
	return max;
}

void GetSum(int n)
{
   
     
	int i,j;
	Triangle[1][1].maxnum=Triangle[1][1].value;
	for(i=2;i<=n;i++)
	{
   
     
		for(j=1;j<=i;j++)
		{
   
     
			if(j==1)
			{
   
     
				Triangle[i][j].maxnum=Triangle[i][j].value+Triangle[i-1][j].maxnum;
			}
			else if(j<=i-1)
			{
   
     
				Triangle[i][j].maxnum=Triangle[i][j].value+GetMax(
					Triangle[i-1][j-1].maxnum,Triangle[i-1][j].maxnum);
			}
			else
			{
   
     
				Triangle[i][j].maxnum=Triangle[i][j].value+Triangle[i-1][j-1].maxnum;
			}
		}
	}
}

int main()
{
   
     
	int n,result;
	scanf("%d",&n);
	InputTriangle(n);
	GetSum(n);
	result=GetMaxElement(n);
	printf("%d\n",result);
	return 0;
}

分析
本题是一个典型的多阶段决策问题,即求解的问题可以划分为一系列相互联系的阶段(步骤),在每个阶段都需要做出决策,且一个阶段决策的选择会影响下一阶段的决策,从而影响整个过程的活动路线,求解的目标是选择各个阶段的决策使得整个过程达到最优。本题中考虑将三角形数阵转换为二维结构体数组,数组中每一个元素设置两个分量,一是数阵元素Triangle[i] [j].value,另一个是从数阵的顶点出发,走到Triangle[i][j]的最大权值,记为Triangle[i][j].maxnum。就其中一个点Triangle[i][j]考虑,到达该点的上一步可能是经过Triangle[i-1][j-1]到达的,也可能是经过Triangle[i-1][j](假设下标不越界)到达的,现在为了能使得到达Triangle[i][j]累计的权值最大,即使得Triangle[i][j].maxnum最大,那么应该取Triangle[i-1][j-1].maxnum和Triangle[i-1][j].maxnum两者中的较大者。这样保证了决策中的某一步得到最优的结果。依次类推,可以按照此思路,求得Triangle[i-1][j-1].maxnum、Triangle[i-1][j].maxnum,……直到i=j=1的情形,而i=j=1正是递推的基础。这样对于数阵最后一行的每一个元素,若都求出了maxnum值,那么选取最大值即为本题的结果。
上面的思考过程是一个递归求解的思路,但是在编写程序时,我们将递归改为借助循环的递推,计算完一个值即保存下来,这样可以避免重复计算,这样解决了递归算法可能存在的重复运算导致时间复杂度高的弊端。

版权声明:本文不是「本站」原创文章,版权归原作者所有 | 原文地址: