AtCoder Educational DP Contest 题解

这篇博客详细解析了AtCoder Educational DP Contest的题目,涵盖从入门到进阶的动态规划问题,包括01背包、最长公共子序列、二维DP、博弈论、区间DP等。博主通过实例讲解了如何设计状态、转移方程,并介绍了各种优化策略,如前缀和、矩阵快速幂等,适合对动态规划感兴趣的读者学习。

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Educational DP Contest - AtCoder

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可以在洛谷看AT4522~AT4547

A~C

真正的入门题。

D~E

01背包模板。

F

最长公共子序列。

G

「DAG上的DP」入门。

H

二维DP入门。

I - Coins

简单概率DP,设f[i][j]表示前i枚硬币中有jj枚朝上的概率。比较容易推出转移方程

J - Sushi

一看题,发现不那么好设计状态。发现操作与盘子顺序无关,所以决定一个状态本质的只有「有1个寿司」「有2个寿司」「有3个寿司」的盘子的数量。

设f[i][j][k]表示还有i个盘子剩1个寿司、j个盘子剩2个寿司、k个盘子剩3个寿司的剩余操作次数的期望。

考虑从操作完的状态(f[0][0][0])往回推。在状态aa从状态b转移来时,aa的期望操作次数即为从(0,0,0)到bb的期望操作次数加上从bb到aa的期望操作次数(还要乘上转移概率)。设当前状态为f[i][j][k],记sum=i+j+k>0

首先,第一行是取到非空盘子的期望次数。显然选中非空盘子的概率为\frac{sum}{n}nsum​,记为p,那么从开始操作到第一次选中非空盘子,期望操作次数为

i=1∑+∞​i(1−p)i−1p=pi=1∑+∞​i(1−p)i−1=p1−p∑i=1+∞​i(1−p)i​=p1−p[1−(1−p)]21−p​​=p1​

然后,第二行中\frac{a}{sum}suma​是在选中有寿司的盘子的条件下,选中「有1个寿司的盘子」的概率(条件概率)。所以(在选中有寿司的盘子的条件下)有\frac{a}{sum}suma​的概率到达状态(i-1,j,k),则本状态的期望操作次数加上「目标状态的期望操作次数 × 到达目标状态的概率」。

第三、第四行同理。初始状态f[0][0][0]=0

K - Stones

这题属于「博弈论入门-公平组合游戏」。

定理 1:没有后继状态的状态是必败状态。

定理 2:一个状态是必胜状态当且仅当存在至少一个必败状态为它的后继状态。

定理 3:一个状态是必败状态当且仅当它的所有后继状态均为必胜状态。

状态很清楚了,就是当前剩余的石子数。设f[k]=0/1表示该状态是必胜/必败状态。从小到大

AtCoder Beginner Contest 134 是一场 AtCoder 的入门级比赛,以下是每道题的简要题解: A - Dodecagon 题目描述:已知一个正十二边形的边长,求它的面积。 解题思路:正十二边形的内角为 $150^\circ$,因此可以将正十二边形拆分为 12 个等腰三角形,通过三角形面积公式计算面积即可。 B - Golden Apple 题目描述:有 $N$ 个苹果和 $D$ 个盘子,每个盘子最多可以装下 $2D+1$ 个苹果,求最少需要多少个盘子才能装下所有的苹果。 解题思路:每个盘子最多可以装下 $2D+1$ 个苹果,因此可以将苹果平均分配到每个盘子中,可以得到最少需要 $\lceil \frac{N}{2D+1} \rceil$ 个盘子。 C - Exception Handling 题目描述:给定一个长度为 $N$ 的整数序列 $a$,求除了第 $i$ 个数以外的最大值。 解题思路:可以使用两个变量 $m_1$ 和 $m_2$ 分别记录最大值和次大值。遍历整个序列,当当前数不是第 $i$ 个数时,更新最大值和次大值。因此,最后的结果应该是 $m_1$ 或 $m_2$ 中较小的一个。 D - Preparing Boxes 题目描述:有 $N$ 个盒子和 $M$ 个物品,第 $i$ 个盒子可以放入 $a_i$ 个物品,每个物品只能放在一个盒子中。现在需要将所有的物品放入盒子中,每次操作可以将一个盒子内的物品全部取出并分配到其他盒子中,求最少需要多少次操作才能完成任务。 解题思路:首先可以计算出所有盒子中物品的总数 $S$,然后判断是否存在一个盒子的物品数量大于 $\lceil \frac{S}{2} \rceil$,如果存在,则无法完成任务。否则,可以用贪心的思想,每次从物品数量最多的盒子中取出一个物品,放入物品数量最少的盒子中。因为每次操作都会使得物品数量最多的盒子的物品数量减少,而物品数量最少的盒子的物品数量不变或增加,因此这种贪心策略可以保证最少需要的操作次数最小。
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