P1798 求解区间覆盖问题

该博客讨论了一个数学问题:如何用最少长度的线段覆盖给定的一系列区间,要求线段总数不超过特定限制。通过输入描述,程序接收区间个数和线段限制,然后通过排序和计算找出最小总长度。示例输入和输出展示了具体实现和测试案例。

问题描述

用 i 来表示 x 坐标轴上坐标为 (i−1,i)、长度为 1 的区间,并给出 n(1≤n≤200) 个不同的整数,表示 n 个这样的区间。现在要求画 m 条线段覆盖住所有的区间,条件是每条线段可以任意长,但是要求所画线段的长度之和最小,并且线段的数目不超过 m(l≤m≤50)。

Tip: 本题为单组输入

输入描述

第 1 行表示区间个数 nn 和所需线段数 mm, 第 2 行表示 n 个点的坐标。

输出描述

一行,输出 m 条线段的最小长度和。

样例输入

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5 3 1 3 8 5 11 

样例输出

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7

/*
 * @Description: To iterate is human, to recurse divine.
 * @Autor: Recursion
 * @Date: 2022-04-25 14:57:38
 * @LastEditTime: 2022-04-25 15:33:07
 */
#include <bits/stdc++.h>
#define LL long long 
using namespace std;
const int maxn = 1e6 + 10;
const int mod = 1e9 + 7;
const int INF = 1e9 + 10;
const int N = 500;

int n,m;
int a[N];
int dis[N];
int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
    cout.tie(0);
    cin >> n >> m;
    for(int i = 1;i <= n;i ++)
        cin >> a[i];
    sort(a + 1, a + 1 + n);
    if(n <= m){
        cout << n << endl;
        return 0;
    }
    for(int i = 1;i <= n - 1;i ++){
        dis[i] = a[i + 1] - a[i] - 1;
    }
    sort(dis + 1, dis + n,greater<int>());
    int ans = a[n] - a[1] + 1;
    int num = 1;
    while(num < m){
        ans -= dis[num];
        num ++;
    }

    cout << ans << endl;
    return 0;
}

### 邮局选址问题区间动态规划算法 #### 定义状态转移方程 对于邮局选址问题,定义 `dp[i][p]` 表示在村庄 `[0...i]` 中建立 `p` 个邮局所需的最小总距离。为了求解问题,在给定范围内寻找一个最优分割点 `k` 来划分子问题,即: \[ \text{dp}[i][p] = \min(\text{dp}[k][p-1] + C(k+1,i)) \] 其中 \(C(k+1,i)\) 表示在范围 `(k+1,...,i)` 内仅设置一个邮局时所对应的最短路径之和[^1]。 #### 计算单个区间的成本函数 考虑到当只在一个小区间内放置单一邮局时的成本计算方法,可以通过预处理的方式提前准备好这些信息。具体来说,设有一个辅助数组 `cost[x][y]` 存储从位置 `x` 到位置 `y` 建立唯一邮局所需的距离开销,则有: \[ cost[x][y]=\sum_{j=x}^{y}|position[j]-mid| \] 这里 `mid=(positions[x]+positions[y])/2` 是该段落中心的位置坐标,而 `positions[]` 数组保存了各个村庄的具体地理位置。 #### 动态规划表初始化与填充过程 初始状态下,假设只有一个村庄存在时显然只需要设立一个邮局即可覆盖它自己;因此可设定边界条件如下所示: \[ dp[i][1]=cost[0][i], i=0,\dots,n-1 \] 随后按照递增顺序遍历可能的站点数目 `p` 和右端点索引 `i` ,并利用上述的状态转移关系逐步更新整个表格直至获得最终解 `dp[n−1][P]` (n表示总的村庄数量,P代表要建设的邮局总数)。 ```python def post_office_location(positions, P): n = len(positions) # Precompute the cost matrix. cost = [[0]*n for _ in range(n)] for length in range(2, n+1): for start in range(n-length+1): end = start + length - 1 mid = positions[start] + (positions[end] - positions[start]) // 2 for j in range(start, end+1): cost[start][end] += abs(mid - positions[j]) # Initialize DP table with base case values. dp = [[float('inf')]*(P+1) for _ in range(n)] for i in range(n): dp[i][1] = cost[0][i] # Fill out the rest of the DP table using state transition equation. for p in range(2, P+1): for i in range(p-1, n): for k in range(i): dp[i][p] = min(dp[i][p], dp[k][p-1] ```
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