DP之花店橱窗布置

题目:https://www.smartoj.com/p/1286


分析:花瓶是有序的,花也是有序的,这就保证了有序性,从而满足子解的全局最优,和无后效性.假设dp[i][j]表示前i

花,放在前j个花瓶里的最优值.


则有: 


那么经过优化后得到:



#include <iostream>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;
const int N = 105;
const int INF = 1<<30;

int a[N][N];
int dp[N][N];
bool path[N][N];

void Print(int i,int j)
{
    if(i == 0) return;
    if(path[i][j])
    {
        Print(i-1,j-1);
        printf("%d ",j);
    }
    else Print(i,j-1);
}

int main()
{
    int F,V;
    while(~scanf("%d%d",&F,&V))
    {
        memset(path,0,sizeof(path));
        for(int i=1;i<=F;i++)
            for(int j=1;j<=V;j++)
                scanf("%d",&a[i][j]);
        for(int i=1;i<=F;i++)
            for(int j=0;j<=V;j++)
                dp[i][j] = -INF;
        for(int i=1;i<=F;i++)
        {
            for(int j=i;j<=V && i <= i + F;j++)
            {
                if(dp[i-1][j-1] + a[i][j] <= dp[i][j-1])
                    dp[i][j] = dp[i][j-1];
                else
                {
                    dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + a[i][j];
                    path[i][j] = 1;
                }
            }
        }
        printf("%d\n",dp[F][V]);
        Print(F,V);
        puts("");
    }
    return 0;
}


### 问题解析 题目要求以最美观的方式布置花店橱窗,其中涉及 **F** 束花和 **V** 个花瓶(**V ≥ F**)。每束花必须放置在一个花瓶中,并且编号较小的花束必须放在编号较小的花瓶中。目标是通过选择花瓶与花束的匹配,使得美观度总和最大。 ### 动态规划模型 该问题可以使用动态规划(Dynamic Programming, DP)解决。定义状态 **dp[i][j]** 表示前 **j** 束花放置在前 **i** 个花瓶中的最大美观度值。其中,**ma[j][i]** 表示第 **j** 束花放在第 **i** 个花瓶中的美观度值。 状态转移方程如下: $$ dp[i][j] = \max(dp[k][j-1] + ma[j][i]) \quad (j-1 \leq k < i) $$ 其中 **k** 表示第 **j-1** 束花放置在第 **k** 个花瓶中,第 **j** 束花放置在第 **i** 个花瓶中,且 **i > k**。 初始条件为 **dp[i][i] = dp[i-1][i-1] + ma[i][i]**,表示第 **i** 束花放置在第 **i** 个花瓶中。 ### 实现思路 1. **输入处理**: - 输入花束数量 **F** 和花瓶数量 **V**。 - 输入美观度矩阵 **ma**,其中 **ma[i][j]** 表示第 **i** 束花放置在第 **j** 个花瓶中的美观度。 2. **初始化**: - 设置初始值 **dp[i][i] = dp[i-1][i-1] + ma[i][i]**。 - 将所有 **dp[i][j]** 初始化为一个极小值(如 -1e+8)。 3. **动态规划计算**: - 遍历花束和花瓶数量,计算每个状态 **dp[i][j]** 的最大值,并记录路径 **ans[i][j]**。 4. **结果输出**: - 输出最大美观度值 **dp[V][F]**。 - 通过栈结构反推花束在花瓶中的位置,并输出路径。 ### 代码实现 ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; int f, v, dp[101][101], ma[101][101], ans[101][101]; int main() { cin >> f >> v; for (int i = 1; i <= f; i++) { for (int j = 1; j <= v; j++) { cin >> ma[i][j]; } } // 初始化 dp[i][i] for (int i = 1; i <= f; i++) { dp[i][i] = dp[i - 1][i - 1] + ma[i][i]; } // 动态规划计算 for (int i = 1; i <= v; i++) { for (int j = 1; j <= f; j++) { dp[i][j] = -1e+8; for (int k = 0; k <= i - j; k++) { if (dp[k + j - 1][j - 1] + ma[j][k + j] > dp[i][j]) { ans[i][j] = k + j; dp[i][j] = dp[k + j - 1][j - 1] + ma[j][k + j]; } } } } // 输出最大美观度 cout << dp[v][f] << endl; // 反推路径 stack<int> st; int a = f, b = v; for (int i = 1; i <= f; i++) { st.push(ans[b][a]); b = ans[b][a] - 1; a--; } // 输出路径 bool flag = 1; while (!st.empty()) { if (flag) { cout << st.top(); flag = 0; } else { cout << " " << st.top(); } st.pop(); } return 0; } ``` ### 算法复杂度分析 - **时间复杂度**:`O(F * V^2)`,其中 **F** 是花束数量,**V** 是花瓶数量。最内层循环遍历 **k**,导致复杂度较高。 - **空间复杂度**:`O(F * V)`,用于存储动态规划状态和路径。 ### 优化思路 可以通过优化状态转移,减少不必要的计算,例如: - **滚动数组**:减少空间复杂度。 - **前缀最大值**:通过维护前缀最大值,减少重复计算。 ###
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