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困难
1789
第 406 场周赛 Q4
贪心
数组
排序

3219. 切蛋糕的最小总开销 II

English Version

题目描述

有一个 m x n 大小的矩形蛋糕，需要切成 1 x 1 的小块。

给你整数 m ，n 和两个数组：

  • horizontalCut 的大小为 m - 1 ，其中 horizontalCut[i] 表示沿着水平线 i 切蛋糕的开销。
  • verticalCut 的大小为 n - 1 ，其中 verticalCut[j] 表示沿着垂直线 j 切蛋糕的开销。

一次操作中，你可以选择任意不是 1 x 1 大小的矩形蛋糕并执行以下操作之一：

  1. 沿着水平线 i 切开蛋糕，开销为 horizontalCut[i] 。
  2. 沿着垂直线 j 切开蛋糕，开销为 verticalCut[j] 。

每次操作后，这块蛋糕都被切成两个独立的小蛋糕。

每次操作的开销都为最开始对应切割线的开销，并且不会改变。

请你返回将蛋糕全部切成 1 x 1 的蛋糕块的 最小 总开销。

 

示例 1：

输入：m = 3, n = 2, horizontalCut = [1,3], verticalCut = [5]

输出：13

解释：

  • 沿着垂直线 0 切开蛋糕，开销为 5 。
  • 沿着水平线 0 切开 3 x 1 的蛋糕块，开销为 1 。
  • 沿着水平线 0 切开 3 x 1 的蛋糕块，开销为 1 。
  • 沿着水平线 1 切开 2 x 1 的蛋糕块，开销为 3 。
  • 沿着水平线 1 切开 2 x 1 的蛋糕块，开销为 3 。

总开销为 5 + 1 + 1 + 3 + 3 = 13 。

示例 2：

输入：m = 2, n = 2, horizontalCut = [7], verticalCut = [4]

输出：15

解释：

  • 沿着水平线 0 切开蛋糕，开销为 7 。
  • 沿着垂直线 0 切开 1 x 2 的蛋糕块，开销为 4 。
  • 沿着垂直线 0 切开 1 x 2 的蛋糕块，开销为 4 。

总开销为 7 + 4 + 4 = 15 。

 

提示：

  • 1 <= m, n <= 105
  • horizontalCut.length == m - 1
  • verticalCut.length == n - 1
  • 1 <= horizontalCut[i], verticalCut[i] <= 103

解法

方法一：贪心 + 双指针

对于一个位置，越早切，所需要切的次数越少，因此，显然是开销越大的位置越早切。

所以，我们可以对数组 $\textit{horizontalCut}$ 和 $\textit{verticalCut}$ 按照从大到小的顺序排序，然后使用两个指针 $i$ 和 $j$ 分别指向 $\textit{horizontalCut}$ 和 $\textit{verticalCut}$ 的开销，每次选择开销较大的位置进行切割，同时更新对应的行数和列数。

每次在水平方向上切割时，如果此前列数为 $v$，那么此次的开销为 $\textit{horizontalCut}[i] \times v$，然后行数 $h$ 加一；同理，每次在垂直方向上切割时，如果此前行数为 $h$，那么此次的开销为 $\textit{verticalCut}[j] \times h$，然后列数 $v$ 加一。

最后，当 $i$ 和 $j$ 都到达末尾时，返回总开销即可。

时间复杂度 $O(m \times \log m + n \times \log n)$，空间复杂度 $O(\log m + \log n)$。其中 $m$ 和 $n$ 分别为 $\textit{horizontalCut}$ 和 $\textit{verticalCut}$ 的长度。

Python3

class Solution:
    def minimumCost(
        self, m: int, n: int, horizontalCut: List[int], verticalCut: List[int]
    ) -> int:
        horizontalCut.sort(reverse=True)
        verticalCut.sort(reverse=True)
        ans = i = j = 0
        h = v = 1
        while i < m - 1 or j < n - 1:
            if j == n - 1 or (i < m - 1 and horizontalCut[i] > verticalCut[j]):
                ans += horizontalCut[i] * v
                h, i = h + 1, i + 1
            else:
                ans += verticalCut[j] * h
                v, j = v + 1, j + 1
        return ans

Java

class Solution {
    public long minimumCost(int m, int n, int[] horizontalCut, int[] verticalCut) {
        Arrays.sort(horizontalCut);
        Arrays.sort(verticalCut);
        long ans = 0;
        int i = m - 2, j = n - 2;
        int h = 1, v = 1;
        while (i >= 0 || j >= 0) {
            if (j < 0 || (i >= 0 && horizontalCut[i] > verticalCut[j])) {
                ans += 1L * horizontalCut[i--] * v;
                ++h;
            } else {
                ans += 1L * verticalCut[j--] * h;
                ++v;
            }
        }
        return ans;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    long long minimumCost(int m, int n, vector<int>& horizontalCut, vector<int>& verticalCut) {
        sort(horizontalCut.rbegin(), horizontalCut.rend());
        sort(verticalCut.rbegin(), verticalCut.rend());
        long long ans = 0;
        int i = 0, j = 0;
        int h = 1, v = 1;
        while (i < m - 1 || j < n - 1) {
            if (j == n - 1 || (i < m - 1 && horizontalCut[i] > verticalCut[j])) {
                ans += 1LL * horizontalCut[i++] * v;
                h++;
            } else {
                ans += 1LL * verticalCut[j++] * h;
                v++;
            }
        }
        return ans;
    }
};

Go

func minimumCost(m int, n int, horizontalCut []int, verticalCut []int) (ans int64) {
	sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(horizontalCut)))
	sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(verticalCut)))
	i, j := 0, 0
	h, v := 1, 1
	for i < m-1 || j < n-1 {
		if j == n-1 || (i < m-1 && horizontalCut[i] > verticalCut[j]) {
			ans += int64(horizontalCut[i] * v)
			h++
			i++
		} else {
			ans += int64(verticalCut[j] * h)
			v++
			j++
		}
	}
	return
}

TypeScript

function minimumCost(m: number, n: number, horizontalCut: number[], verticalCut: number[]): number {
    horizontalCut.sort((a, b) => b - a);
    verticalCut.sort((a, b) => b - a);
    let ans = 0;
    let [i, j] = [0, 0];
    let [h, v] = [1, 1];
    while (i < m - 1 || j < n - 1) {
        if (j === n - 1 || (i < m - 1 && horizontalCut[i] > verticalCut[j])) {
            ans += horizontalCut[i] * v;
            h++;
            i++;
        } else {
            ans += verticalCut[j] * h;
            v++;
            j++;
        }
    }
    return ans;
}