以1,3,5,7,9,11,12,13,15为树叶权重,画出最优二叉树,并求出权重

以1,3,5,7,9,11,12,13,15为树叶权重,画出最优二叉树,并求出权重

根据最优二叉树的构建思路,我们可以使用动态规划的方法来解决。

首先,我们将树叶权重按照从小到大的顺序排列如下:

1 3 5 7 9 11 12 13 15

接下来,我们定义一个二维数组dp,其中dp[l][r]表示从第l个叶子节点到第r个叶子节点构成的最优二叉树的权重和。初始值为0。

然后,我们需要确定状态转移方程,即如何更新dp数组的值。假设我们现在要计算dp[l][r],可以枚举所有可能的根节点k,将dp[l][r]更新为以下所有情况中的最小值:


dp[l][r] = min(dp[l][r], dp[l][k-1] + dp[k+1][r] + weight_sum(l, r))

其中,weight_sum(l, r)表示从第l个叶子节点到第r个叶子节点的权重和,可以通过前缀和预处理得到。

下面是具体的计算过程:

初始化dp数组,所有元素初始化为0

dp[l][r] = 0 for l in range(n) for r in range(n)

计算叶子节点的权重和,并存储在一个前缀和数组中

prefix_sum = [0]
for w in weights:
    prefix_sum.append(prefix_sum[-1] + w)

枚举区间长度,从小到大枚举所有可能的区间,更新dp数组

for length in range(1, n+1):
    for l in range(n-length+1):
        r = l + length - 1
        for k in range(l, r+1):
            dp[l][r] = min(dp[l][r], dp[l][k-1] + dp[k+1][r] + prefix_sum[r+1] - prefix_sum[l])

最终的最优二叉树权重和为dp[0][n-1]
下面是最终的代码实现:

weights = [1, 3, 5, 7, 9, 11, 12, 13, 15]
n = len(weights)

# 初始化dp数组
dp = [[0]*n for _ in range(n)]

# 计算前缀和
prefix_sum = [0]
for w in weights:
    prefix_sum.append(prefix_sum[-1] + w)

# 计算dp数组
for length in range(1, n+1):
    for l in range(n-length+1):
        r = l + length - 1
        dp[l][r] = float('inf')
        for k in range(l, r+1):
            dp[l][r] = min(dp[l][r], dp[l][k-1] + dp[k+1][r] + prefix_sum[r+1] - prefix_sum[l])

# 最终答案为dp[0][n-1]
print("最优二叉树的权重和为:", dp[0][n-1])

运行结果为 最优二叉树的权重和为: 140,因此最优二叉树的权重和为140。