19182 石子合并(基础版)

本文介绍了一个经典的区间动态规划问题——石子合并问题的基础版。该问题要求将N堆石子合并为一堆,每次只能合并相邻的两堆,目标是最小化合并的总代价。文章给出了详细的AC代码实现。

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19182 石子合并(基础版)

题目

Description
设有 N(N≤300) 堆石子排成一排,其编号为1,2,3,⋯,N。每堆石子有一定的质量 mi(mi≤1000)。
现在要将这N堆石子合并成为一堆。每次只能合并相邻的两堆,合并的代价为这两堆石子的质量之和,合并后与这两堆石子相邻的石子将和新堆相邻。
合并时由于选择的顺序不同,合并的总代价也不相同。试找出一种合理的方法,使总的代价最小,并输出最小代价。

输入格式
第一行,一个整数 N。

第二行,N 个整数 mi。

输出格式
输出仅一个整数,也就是最小代价。(题目确保答案在int范围)

输入样例
4
2 5 3 1

输出样例
22

提示
区间动态规划。题解可参考 11078 不能移动的石子合并(优先做)

题解

acwing题解

代码

#include <iostream>

using namespace std;
const int N = 310;
int s[N], dp[N][N];

int main()
{
    int n;
    cin >> n;
    for(int i = 1; i <= n; i++){
         cin >> s[i];
         s[i] += s[i-1];
    }

//    枚举区间长度,区间长度从2开始,至少得有2堆才能合并
//    当起点为1时,区间长度至多为n,至多n个元素
    for(int len = 2; len <= n; len++)
    for(int i = 1; i + len - 1 <= n; i++){//枚举区间起点
        int j = i + len - 1;//区间右边界
        dp[i][j] = 1e8;//初始化合并区间i~j的最小代价为无穷大
        for(int k = i; k <= j-1; k++)//枚举划分边界,即合并的第一堆的右边界
            dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j] + s[j] - s[i-1]);//求合并区间i~j的最小代价,为dp[i][k] + dp[k+1][j] + s[j]-s[i-1]
    }
    cout << dp[1][n] << endl;
    return 0;
}
做如下两个模型的石子合并,如下模型石子都不能移动出列,且合并都仅发生在相邻两堆石子中: (1)第一个模型:一行排列且相邻合并 有n堆石子形成一行(a1,a2,…,an,ai为第i堆石子个数),相邻两堆可合并合并的分值为新堆的石子数。求合并为一堆的最低得分和最高得分。 (2)第二个模型:一圈排列且相邻合并 有n堆石子形成首位相连的一个环形(a1,a2,…,an,ai为第i堆石子个数,an和a1相邻),相邻两堆可合并合并的分值为新堆的石子数。求合并为一堆的最低得分和最高得分。 例如4堆石子,每堆石子个数:9 4 4 5 若排成一行,最小分值:(4+4)+(8+5)+(9+13)=43,最大分值:(9+4)+(13+4)+(17+5)=52。 若排成圈状,最小分值:(4+4)+(8+5)+(9+13)=43,最大分值:(9+5)+(14+4)+(18+4)=54。 此题以第一模型的最低得分为例,很多同学想着采用总是从最小的相邻两堆下手的思想,最后获得的也就是最低得分。但这个贪心策略是不对的。 如下反例: 石子:9 4 6 1 5 贪心策略: 9 4 6 6 6 9 10 6 10 9 16 16 25 25 得分共计:6+10+16+25=57 但9 4 6 1 5 若如下方式合并: 13 6 1 5 13 13 6 6 6 13 12 12 25 25 13+6+12+25=56 或 9 4 6 6 6 9 4 12 12 13 12 13 25 25 6+12+13+25=56 后两种方式合并出的56都比贪心策略的57来的更低,因为总选择最小的相邻两堆去合并,并不能保证后续每步都可以最小,也许这轮最小导致后续几轮分值较大。 Input 两行。第一行n,第二行a1 a2 … an,每个ai(1<=i<=n)表示第i堆石子的个数,n<=100 Output 两行。第一行是第一个模型的最低得分和最高得分,中间空格相连,第二行是第二个模型的最低得分和最高得分,中间空格相连。 Sample Input 4 9 4 4 5 Sample Output 43 52 43 54 Hint 第一个石子合并模型,和书上3.1节的矩阵连乘问题类似. 假设m[i,j]为合并石子ai…aj, 1≤i≤j≤n,所得到的最小得分,若没有“合并”这个动作,则为0。原问题所求的合并最小值即为m[1,n]。 递推公式如下,其中min表示求最小,sum表示求和. (1) m[i,j]=0, if i=j (2) m[i,j]=min{m[i,k]+m[k+1][j] | for i<=k<j} + sum{a(t) | for i<=t<=j}, if i<j 至于求最大值完全同理. 至于第二个石子合并的环行模型,完全可以转化为第一个模型来求解.
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