凸多边形最优三角剖分——动态规划

本文介绍了如何使用动态规划解决凸多边形最优三角剖分问题。定义t[i][j]表示顶点 Vi 到 Vj 的凸多边形最优三角剖分的权值,并通过递归公式 t[i][j]=t[i][k]+t[k][j]+w(i,k,j),其中 i<k<=j-1,找到最小权值。最终算法的时间复杂度为 O(n^3)。" 113632197,5560791,C++对象内存占用与this指针解析,"['C++', '内存管理', '面向对象']

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解答:题目中顶点坐标编号从1开始,为了方便编程,将顶点从0开始,顶点的编号变为0到7。定义t[i][j],0=<i<j<n为凸多边形{Vi,Vi,…Vj}的最优三角剖分所对应的权函数值,退化的两点多边形{Vi,Vi+1}的权值为0。要计算凸n边形的最优权值为t[0][n-1]。

由于退化的两点多边形{Vi,Vi+1}的权值为0,t[i][i]=0。最优子结构的性质,t[i][j]的值是t[i][k]的值加上t[k][j]的值,再加上三角形ViVkVj的权值,其中,i<k<=j-1。K的位置有j-i-1个。因此可以再这j-i-1个未知中选出使t[i][j]值达到最小的位置,递归式为: t[i][j]=0 (j-i<=1)

t[i][j]=t[i][k]+t[k][j]+w(i,k,j) (j-i>=2)

以下是Java实现的动态规划算法,用于凸多边形最优三角剖分: ```java public class Triangulation { public static double minWeightTriangulation(double[] vertices) { int n = vertices.length / 2; double[][] dp = new double[n][n]; for (int len = 2; len < n; len++) { for (int i = 0; i < n - len; i++) { int j = i + len; dp[i][j] = Double.MAX_VALUE; for (int k = i + 1; k < j; k++) { double weight = dp[i][k] + dp[k][j] + triangleArea(vertices, i, k, j); if (weight < dp[i][j]) { dp[i][j] = weight; } } } } return dp[0][n - 1]; } private static double triangleArea(double[] vertices, int i, int j, int k) { double x1 = vertices[2 * i]; double y1 = vertices[2 * i + 1]; double x2 = vertices[2 * j]; double y2 = vertices[2 * j + 1]; double x3 = vertices[2 * k]; double y3 = vertices[2 * k + 1]; return Math.abs((x1 * (y2 - y3) + x2 * (y3 - y1) + x3 * (y1 - y2)) / 2.0); } } ``` 这个算法中,`vertices`数组包含了多边形的所有顶点坐标,按照顺序存储,每个顶点有两个坐标值:x和y。`minWeightTriangulation`方法返回最优三角剖分的权重和,即所有三角形的面积之和。 算法的核心是一个二维数组`dp`,其中`dp[i][j]`表示从第i个顶点到第j个顶点的最优三角剖分的权重和。通过动态规划的方式,逐步计算出所有子问题的最优解,最终得到全局最优解。 具体来说,算法的外层循环枚举子问题的长度,从2开始,一直到n-1。内层循环枚举子问题的起点i和终点j,计算出所有可能的三角剖分方式,并选择其中权重和最小的一个。这个过程的时间复杂度是O(n^3),可以通过一些优化来降低复杂度。
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