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📜  通过最多 K 个中间节点从源节点到目的节点的最大成本路径(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:42:02.735000             🧑  作者: Mango

通过最多 K 个中间节点从源节点到目的节点的最大成本路径

在一张带权重的有向图中,给定源节点和目的节点,以及限制中间节点数量的K,求从源节点到目的节点,经过最多K个中间节点的最大成本路径。

这个问题可以通过动态规划来解决,具体的思路如下:

假设dp[i][j][s]表示经过i次中间节点,以j为起点,以s为终点的最大成本路径,那么可以按照以下的状态转移方程来递归求解最终答案:

dp[i][j][s] = max(dp[i-1][j][k]+cost[k][s]) (0<=k<n)

其中,cost[k][s]表示从节点k到节点s的路径成本,n为图中点的数量。这个状态转移方程的意思是,从j出发,在经过i-1个中间节点的情况下,可以到达任意一个中间节点k(0<=k<n),再从k到达终点s的成本,总和就是dp[i][j][s]。

因为路径上中间节点的数量是有限制的,所以在递归计算的时候需要做一些限制条件的判断:

dp[0][j][s] = cost[j][s] (0<=j,s<n)

当中间节点的数量为0的时候,可以直接从起点j到终点s,成本为cost[j][s]。

dp[i][j][s] = -inf (i>0 and j==s) 或者 (0<=i<=k and (j==s or i==k))

当中间节点数量大于0时,需要在状态转移方程中进行限制。如果在递归计算中,j和s指向了同一个节点,那么这个状态是无意义的,需要被排除掉(-inf表示负无穷)。同时,如果中间节点的数量达到了规定的上限k,也需要将这个递归状态的可行性排除出去。

最终的答案就是dp[K][source][destination],即经过K个中间节点从source到destination的最大成本路径。

以下是Python代码的实现,其中graph是一个二维数组,表示图的邻接矩阵,source和destination分别是起点和终点的下标,K是中间节点的数量限制,n是节点数量:

def maxCostPath(graph, source, destination, K):
    n = len(graph)
    dp = [[[float('-inf')] * n for _ in range(n)] for _ in range(K+1)]
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            dp[0][i][j] = graph[i][j]
    for i in range(1, K+1):
        for j in range(n):
            for s in range(n):
                for k in range(n):
                    dp[i][j][s] = max(dp[i][j][s], dp[i-1][j][k]+graph[k][s])
                if j == s:
                    dp[i][j][s] = float('-inf')
    return dp[K][source][destination]