解题思路:
此题是典型的动态规划题目。
状态定义:
- 设 $dp$ 为大小 $m \times n$ 矩阵,其中 $dp[i][j]$ 的值代表直到走到 $(i,j)$ 的最小路径和。
转移方程:
题目要求,只能向右或向下走,换句话说,当前单元格 $(i,j)$ 只能从左方单元格 $(i-1,j)$ 或上方单元格 $(i,j-1)$ 走到,因此只需要考虑矩阵左边界和上边界。
- 走到当前单元格 $(i,j)$ 的最小路径和 $=$ “从左方单元格 $(i-1,j)$ 与 从上方单元格 $(i,j-1)$ 走来的 两个最小路径和中较小的 ” $+$ 当前单元格值 $grid[i][j]$ 。具体分为以下 $4$ 种情况:
- 当左边和上边都不是矩阵边界时: 即当$i \not= 0$, $j \not= 0$时,$dp[i][j] = min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]) + grid[i][j]$ ;
- 当只有左边是矩阵边界时: 只能从上面来,即当$i = 0, j \not= 0$时, $dp[i][j] = dp[i][j - 1] + grid[i][j]$ ;
- 当只有上边是矩阵边界时: 只能从左面来,即当$i \not= 0, j = 0$时, $dp[i][j] = dp[i - 1][j] + grid[i][j]$ ;
- 当左边和上边都是矩阵边界时: 即当$i = 0, j = 0$时,其实就是起点, $dp[i][j] = grid[i][j]$;
初始状态:
- $dp$ 初始化即可,不需要修改初始 $0$ 值。
返回值:
- 返回 $dp$ 矩阵右下角值,即走到终点的最小路径和。
其实我们完全不需要建立 $dp$ 矩阵浪费额外空间,直接遍历 $grid[i][j]$ 修改即可。这是因为:grid[i][j] = min(grid[i - 1][j], grid[i][j - 1]) + grid[i][j]
;原 $grid$ 矩阵元素中被覆盖为 $dp$ 元素后(都处于当前遍历点的左上方),不会再被使用到。
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(M \times N)$ : 遍历整个 $grid$ 矩阵元素。
- 空间复杂度 $O(1)$ : 直接修改原矩阵,不使用额外空间。
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代码:
Python
class Solution:
def minPathSum(self, grid: [[int]]) -> int:
for i in range(len(grid)):
for j in range(len(grid[0])):
if i == j == 0: continue
elif i == 0: grid[i][j] = grid[i][j - 1] + grid[i][j]
elif j == 0: grid[i][j] = grid[i - 1][j] + grid[i][j]
else: grid[i][j] = min(grid[i - 1][j], grid[i][j - 1]) + grid[i][j]
return grid[-1][-1]
Java
class Solution {
public int minPathSum(int[][] grid) {
for(int i = 0; i < grid.length; i++) {
for(int j = 0; j < grid[0].length; j++) {
if(i == 0 && j == 0) continue;
else if(i == 0) grid[i][j] = grid[i][j - 1] + grid[i][j];
else if(j == 0) grid[i][j] = grid[i - 1][j] + grid[i][j];
else grid[i][j] = Math.min(grid[i - 1][j], grid[i][j - 1]) + grid[i][j];
}
}
return grid[grid.length - 1][grid[0].length - 1];
}
}