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📅  最后修改于: 2023-12-03 14:53:52.062000             🧑  作者: Mango

将数组拆分为 K 个子数组,其中相邻元素之间的绝对差之和最小

这个问题可以用动态规划来解决。具体的思路是,用一个二维数组 dp[i][j] 表示将前 i 个元素分成 j 组时相邻元素之间的绝对差之和的最小值。其中 dp[i][1] 就是前 i 个元素的总和,因为只分成一组时,相邻元素之间的绝对差之和就是它们的距离,即相邻元素之间的差。

对于 dp[i][j],我们可以用一个变量 sum 来表示前 k 个元素的和(其中 k<i),然后枚举最后一组的起点(记为 k+1),得到 dp[i][j] 的值。

具体的状态转移方程如下:

$dp[i][j]=min{dp[k][j-1]+abs(sum-a[k+1][i])}$ (j-1<=k<i)

其中 a[k+1][i] 表示从 k+1 到 i 的元素的总和,abs 表示绝对值。这个方程的意思是:我们可以先将前 k 个元素分成 j-1 组,然后将剩下的元素分成一组,从而得到 dp[i][j]。这样得到的绝对差之和是 dp[k][j-1](前 k 个元素分成 j-1 组的绝对差之和),加上从第 k+1 个元素到第 i 个元素的绝对差之和 abs(sum-a[k+1][i])。

最后,答案即为 dp[n][k],其中 n 表示元素的个数。因为要分成 k 组,所以最终答案就是将前 n 个元素分成 k 组时相邻元素之间的绝对差之和的最小值。

下面是使用 Python 实现上述算法的代码片段:

def splitArray(nums: List[int], k: int) -> int:
    n = len(nums)
    dp = [[float('inf')]*(k+1) for _ in range(n+1)]
    sums = [0]*(n+1)
    for i in range(1, n+1):
        sums[i] = sums[i-1] + nums[i-1]
        dp[i][1] = sums[i]
    for j in range(2, k+1):
        for i in range(j, n+1):
            for p in range(j-1, i):
                dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[p][j-1]+abs(sums[i]-sums[p]))
    return dp[n][k]

该函数接收一个数组 nums 和一个整数 k,返回将数组 nums 分成 k 个子数组时相邻元素之间的绝对差之和的最小值。

其中,sums 列表表示前缀和,即 sums[i] 表示前 i 个元素的和。dp[i][j] 表示将前 i 个元素分成 j 组时相邻元素之间的绝对差之和的最小值。我们需要初始化 dp[i][1] 为前 i 个元素的和。

接着,我们使用三重循环来计算 dp[i][j] 的值。其中,最外层的循环枚举组数 j(从 2 到 k),次外层的循环枚举元素个数 i(从 j 到 n),最内层的循环枚举最后一组的起点 p(从 j-1 到 i-1),更新 dp[i][j] 的值。在更新 dp[i][j] 的过程中,我们需要用到前缀和 sums。最后,返回 dp[n][k] 即可。

该算法的时间复杂度为 O(n^3),空间复杂度为 O(nk)。