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如何在 Java 中通过数组实现简单的动态规划路径记录并找出矩阵中的最短路径

落杰酱_9486

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发布时间:2026-05-10 18:25:26

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来源于php中文网

原创

用parent数组记录路径来源可实现最短路径追溯:初始化parenti为-1,转移时若dpi-1<dpi则parenti=0(来自上方),否则为1(来自左方),最后从终点反向回溯至起点得到完整路径。

如何在 java 中通过数组实现简单的动态规划路径记录并找出矩阵中的最短路径

在 Java 中,用数组实现动态规划(DP)记录路径并求矩阵最短路径,核心是:用一个二维 DP 数组存最小路径和,再用另一个二维数组(或通过推导规则)反向还原路径。关键不在于“动态规划有多难”,而在于“怎么让路径可追溯”。下面分三步讲清楚。

1. 定义状态与初始化 DP 数组

假设给定一个 m × n 的非负整数矩阵 grid,只能向右或向下移动,求从左上角 (0,0) 到右下角 (m-1,n-1) 的最小路径和,并记录具体经过的坐标。

定义 dp[i][j] 表示到达 (i,j) 的最小路径和:

  • dp[0][0] = grid[0][0]
  • 第一行只能从左来:dp[0][j] = dp[0][j-1] + grid[0][j]
  • 第一列只能从上来:dp[i][0] = dp[i-1][0] + grid[i][0]
  • 其余位置:dp[i][j] = Math.min(dp[i-1][j], dp[i][j-1]) + grid[i][j]

2. 用 parent 数组记录路径来源

只算出最小和还不够,要还原路径,需知道每个位置是从上方还是左方来的。推荐用一个二维字符串数组或 int 数组标记方向:

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  • 定义 parent[i][j],值为 "U"(来自上方)、"L"(来自左方),或用数字如 0=up, 1=left
  • 初始化边界无来源(可设为 -1 或空)
  • 转移时同步更新:
    if (dp[i-1][j]   dp[i][j] = dp[i-1][j] + grid[i][j];
      parent[i][j] = 0; // 来自上方
    } else {
      dp[i][j] = dp[i][j-1] + grid[i][j];
      parent[i][j] = 1; // 来自左方
    }

3. 反向构建路径列表

从终点 (m-1, n-1) 出发,根据 parent 数组不断回退,直到回到起点,再将路径反转即可得到正向坐标序列:

  • 用 ArrayList<int></int> 存路径点,先 add 终点
  • 设 i = m-1, j = n-1,循环直到 i==0 && j==0
  • 若 parent[i][j] == 0,则上一步是 (i-1, j);若为 1,则是 (i, j-1)
  • 最后调用 Collections.reverse(path)

例如矩阵 [[1,3,1],[1,5,1],[4,2,1]],最短路径和为 7,路径为 [(0,0)→(1,0)→(1,1)→(1,2)→(2,2)],实际还原过程清晰可控。

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