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区间dp 总结&详解

区间 dp 的定义

区间类动态规划是线性动态规划的扩展,它在分阶段地划分问题时,与阶段中元素出现的顺序和由

前一阶段的哪些元素合并而来有很大的关系。

令状态f(i,j)表示将下标位置ij的所有元素合并能获得的价值的最大值,那么f(i,j)=max(f(i,k)+f(k+1,j)+cost)cost为将这两组元素合并起来的代价。

(以上内容来自OI-WIKI)

模板

既然求一个区间的最优解,可以先把区间分割。我们用len枚举小区间的长度,j是区间的开头,end是结尾。然后再两端中间枚举分割点i。模板如下:

for(int len=1;len<=n;len++){//枚举长度
    for(int j=1;j+len<=n+1;j++){//枚举起点
        int end=j+len-1;
        for(int i=j;i<end;i++)//枚举分割点
            dp[j][end]=min(dp[j][end],dp[j][i]+dp[i+1][end]+w(j,end));
    }
}

线性的区间 dp

例题:P1775

Sol

这是一道很经典的题目的弱化版。读完题,我们知道,板子里的w(j,end)其实就是每次要合并的两堆的质量和。而这个,可以通过用前缀和维护来解决。

Code

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int dp[maxn][maxn],a[maxn],sum[maxn];
int main(){
int n;
cin>>n;
memset(dp,0x3f,sizeof(dp));
for(int i=1;i<=n;i++){
cin>>a[i];
sum[i]=sum[i-1]+a[i];
dp[i][i]=0;
}
for(int len=2;len<=n;len++){
for(int i=1;i<=n-len+1;i++){
int j=i+len-1;
for(int k=i;k<j;k++)
dp[i][j]=min(dp[i][j],dp[i][k]+dp[k+1][j]+sum[j]-sum[i-1]);
}
}
cout<<dp[1][n]<<endl;
return 0;
}

环形的区间 dp

例题:P1880

Sol

乍一看跟弱化版差不了多少。但是——请注意题目中这句话:在一个圆形操场的四周摆放 N 堆石子,所以说它是一个环形的。因此我们破环为链,把原数组复制一遍即可。

Code

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int a[maxn],dpmin[maxn][maxn],dpmax[maxn][maxn],sum[maxn];
int main(){
    memset(dpmax,0,sizeof(dpmax));
    [请填空]
    int n;
    cin>>n;
    sum[0]=0;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        cin>>a[i];
        a[i+n]=a[i];
    }
    for(int i=1;i<2*n;i++){
        sum[i]=sum[i-1]+a[i];
        dpmin[i][i]=[请填空]=0;
    }
    for(int len=2;len<=n;len++){
        for(int j=1;len+j-1<2*n;j++){
            int end=len+j-1;
            for(int i=j;i<end;i++){
                dpmax[j][end]=max(dpmax[j][end],dpmax[j][i]+dpmax[i+1][end]+sum[end]-sum[j-1]);
                [请填空]
            }
        }
    }
    int ansmin=0xfffffff;
    int ansmax=-1;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        ansmin=min(ansmin,dpmin[i][i+n-1]);
        [请填空]
    }
    cout<<ansmin<<endl<<ansmax<<endl;
    return 0;
}

四边形不等式优化

如果你翻一翻P1880题解就会发现,dalao们基本都是用四边形不等式做的。BUT对于我这种蒟蒻来说,四边形不等式优化实在是太难了!我也不会证,所以挂几个其他博客的地址。

四边形不等式(优化区间DP技巧)-CSDN博客

四边形不等式优化讲解(详解)-CSDN博客

思路

首先,我们得知道四边形不等式是什么。简单来说,就是当a\leq b\leq c\leq d时,dp 的方程满足

f(a,c)+f(b,d)\leq f(b,c)+f(a,d)就是一个四边形不等式。

g(i,j)f(i,j)选的k,那:g(i,1)\leq g(i,2)\leq ... \leq g(i,n)g(1,i)\leq g(2,i)\leq ... g(n,i)

所以,我们得出g(i,j)的范围:g(i,j-1)\leq g(i,j)\leq g(i+1,j)。所以,我们枚举 k 的时候只需要在这个范围枚举了。顺便说一下,g(i,i)=i。这样,就可以把时间复杂度降到\Theta (N^2)

代码

P1775

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int a[maxn],sum[maxn];
int dp[maxn][maxn];
int s[maxn][maxn];
int main(){
    int n;
    cin>>n;
    sum[0]=0;
    memset(dp,0x3f,sizeof(dp));
    for(int i=1;i<=n;i++){
        cin>>a[i];
        sum[i]=sum[i-1]+a[i];
        dp[i][i]=0;
        s[i][i]=i;
    }
    for(int len=2;len<=n;len++){
    for(int j=1;j<=n;j++){
            int end=j+len-1;
            if(end>n)
continue;
            for(int i=s[j][end-1];i<=s[j+1][end];i++){
                if(dp[j][i]+dp[i+1][end]+sum[end]-sum[j-1]<dp[j][end]){
                    dp[j][end]=dp[j][i]+dp[i+1][end]+sum[end]-sum[j-1];
                    s[j][end]=i;
                }
            }
        }
    }
    cout<<dp[1][n]<<endl;
    return 0;
}

P1880

注意:由于dpmax是不满足单调性,所以无法用四边形不等式优化。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int dpmin[205][205];
int s[205][205];
int a[205],sum[205];
int main(){
    int n;
    cin>>n;
    memset(dpmin,0x3f,sizeof(dpmin));
    for(int i=1;i<=n;i++){
        cin>>a[i];
        dpmin[i][i]=0;
        s[i][i]=i;
        sum[i]=sum[i-1]+a[i];
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){
        sum[i+n]=sum[i+n-1]+a[i];
        s[i+n][i+n]=i+n;
        dpmin[i+n][i+n]=0;
    }
    for(int len=1;len<=n;len++){
        for(int j=1;j+len<=2*n;j++){
            int end=j+len-1;
            for(int k=s[j][end-1];k<=s[j+1][end];k++){
                if(dpmin[j][end]>dpmin[j][k]+dpmin[k+1][end]+sum[end]-sum[j-1]){
                    dpmin[j][end]=dpmin[j][k]+dpmin[k+1][end]+sum[end]-sum[j-1];
                    s[j][end]=k;
                }
            }
        }
    }
    int ansmin=0xfffffff;
    for(int i=1;i<=n;i++)
        ansmin=min(ansmin,dpmin[i][i+n-1]);
    cout<<ansmin<<endl;
    return 0;
}

友情提醒:请不要无脑Ctrl C+Ctrl V


原文地址:https://blog.csdn.net/seanli1008/article/details/142684625

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