codeforces 708E——前缀和优化dp

该博客介绍了如何利用前缀和优化动态规划(DP)方法来解决codeforces上的708E问题。问题涉及一个n*m的砖墙建筑,在k天内,每天风吹拂使得砖块可能掉落。博主通过预处理和计算不同行砖块形状的概率,提出了一种O(n*m^2)和进一步优化到O(n*m)的时间复杂度解决方案。

题目大意为:
一个n*m块砖的建筑,一共k天,每天风从两边吹,吹掉砖的概率为p,反之为1-p求最终建筑没有倒塌的可能性(上层与下层有交集且每一层都有砖)
1<=n,m<=1500,1<=k<=100000
先预处理出pl[],pr[](k天后左右端点所在位置的可能性)
首先 f[i][l][r]为i行形状为l到r的可能性,只要枚举上层的形状使二者有交集即可转移,复杂度n^5。
考虑上层有交集的可能性为总可能性减去交集为空的可能性
引入dp[i][r]=Σl<r f[i][l][r]
预处理sumr[i][r]=Σl<=r dp[i][l]
由于对称性suml[i][l]=sum[i][m-l+1]
所以f[i][l][r]=pl[l]*pr[r]*(sumr[i][m]-sumr[i][l-1]-suml[i][r+1])
至此O(n*m^2)
发现若固定区间右一端点,左端点的计算是类似的,变化为pl[l]*sumr[i][l-1]
直接求解dp[i][r]=Σl<=r pl*pr*(sumr[i][m]-suml[i][r+1]-sumr[i][l-1])
=pr(sumr[i][m]-sum[i][r+1])*Σpl-Σ(pl[l]*sumr[i][l-1])
显然通过简化状态将时间复杂度简化为O(n*m)

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define rep(i,a,b) for(i=a;i<=b;i++)
using namespace std;
typedef long long ll;
const int mod=1e9+7;
const int N=2010,K=100010;
ll P[K],P2[K];
ll dp[N][N];
ll sum[N],sumr[N][N],suml[N][N],sumpl[N];
ll cj[K],inv[K];
ll pl[N],
### Codeforces 中二维前缀和的应用 在解决涉及矩阵区域查询的问题时,二维前缀和是一种非常有效的工具。通过预先计算部分和,可以在常数时间内快速获取任意子矩形内的元素总和。 #### 什么是二维前缀和? 对于一个大小为 \( m \times n \) 的矩阵 `A`,定义其对应的前缀和矩阵 `sum` 如下: \[ sum[i][j] = A[0...i-1][0...j-1] \] 即 `sum[i][j]` 表示从原点 `(0, 0)` 到位置 `(i-1, j-1)` 所构成的矩形区域内所有元素之和[^2]。 为了方便处理边界情况,通常会将索引偏移一位,在实际编程中使用 `sum[i+1][j+1]` 来表示上述范围内的累加值。 #### 计算方法 构建前缀和的过程可以通过双重循环完成,时间复杂度为 O(mn),其中 m 和 n 分别代表矩阵的高度和宽度。核心代码如下所示: ```cpp for(int i = 1; i <= h; ++i){ for(int j = 1; j <= w; ++j){ // 当前格子加上左边、上面以及左上的三个方向已经累积的结果 sum[i][j] = A[i-1][j-1] + sum[i-1][j] + sum[i][j-1] - sum[i-1][j-1]; } } ``` 这里需要注意减去重复计算的部分 `- sum[i-1][j-1]`,因为这部分被前面两次相加操作多算了。 #### 查询指定矩形区域的和 假设要查询以坐标 `(x1,y1)` 作为左上角顶点,`(x2,y2)` 作为右下角顶点所围成的小矩形内部数值总和,则可以按照下面的方式进行计算: \[ query(x_1, y_1, x_2, y_2)=sum[x_2][y_2]-sum[x_1-1][y_2]-sum[x_2][y_1-1]+sum[x_1-1][y_1-1]\] 这同样遵循了容斥原理来排除重叠部分的影响。 #### 实际应用案例 考虑这样一个题目:“在一个整数矩阵中找到满足特定条件的最大/最小面积”。这类问题往往需要频繁地对不同尺寸的子矩形做求和运算,而借助于预处理好的前缀和表就可以大大简化这些操作并提高效率。 例如,在某些情况下可能还需要结合其他数据结构如线段树或者二分查找来进行更复杂的优化;而在另一些场景里则可以直接利用简单的四边形不等式性质加速搜索过程。
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