【动态规划】22.石子合并

问题描述:在一个圆形操场的四周摆放着n堆石子。现要将石子有次序地合并成一堆。规定每次只能选相邻的2 堆石子合并成新的一堆,并将新的一堆石子数记为该次合并的得分。

试设计一个算法。

  1. 选择一种合并石子的方案,使得做 n-1 次合并得分总和最大。
  2. 选择一种合并石子的方案,使得做 n−1 次合并得分总和最小。

算法设计:对于给定n堆石子,计算合并成一堆的最小得分和最大得分。

数据输入:

第一行是正整数n(1<=n<=200),表示有n堆石子。

第2行有n个数,分别表示每堆石子的个数。

输出格式
输出共两行:

第一行为合并得分总和最小值,

第二行为合并得分总和最大值。

输入:

4
4 5 9 4

输出:

43
54

代码:

问题不具有局部最优代替整体最优,不能用贪心法。

但是可以分为子问题,选择不同的堆进行合并。

动态规划——状态转移方程——找分割点

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

int n;//n堆石子
const int N=410;
int amax[N][N];
int amin[N][N];
int sum[N];//前缀和 
int a[N];
const int MAX=0x3f3f3f3f; 

int main()
{
	cin>>n;
	
	memset(amin,MAX,sizeof(amin));
	memset(amax,0,sizeof(amax));
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
		
石子合并问题是一个经典的动态规划问题,可以用C语言来解决。具体实现方法如下: 1. 定义一个数组dp,表示合并第i个到第j个石子所需的最小代价。 2. 初始化dp数组,将所有dp[i][i]设为0,因为合并一个石子不需要代价。 3. 遍历石子合并的区间长度len,从2开始到n,n为石子的数量。在每个长度下再遍历区间起点i,从1开始到n-len+1。 4. 对于每个区间起点i,计算其终点j=i+len-1。然后遍历所有可能的分割点k,从i开始到j-1。将区间[i, k]和区间[k+1, j]合并,并计算合并的代价。 5. 选取合并代价最小的分割点k,并更新dp[i][j]的值。即dp[i][j]=dp[i][k]+dp[k+1][j]+sum[j]-sum[i-1],其中sum[i]表示石子的前缀和,用于快速计算区间和。 6. 遍历完所有区间长度和起点后,dp[1][n]即为合并所有石子的最小代价。同时可以记录每个dp[i][j]的最小值和最大值,用于输出。 下面是C语言的实现代码: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <limits.h> #define MAXN 1005 #define INF INT_MAX int n; int a[MAXN], sum[MAXN]; int dp[MAXN][MAXN], min_dp[MAXN][MAXN], max_dp[MAXN][MAXN]; int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; } int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; } int main() { scanf("%d", &n); for (int i = 1; i <= n; i++) { scanf("%d", &a[i]); sum[i] = sum[i-1] + a[i]; } for (int i = 1; i <= n; i++) { dp[i][i] = 0; min_dp[i][i] = a[i]; max_dp[i][i] = a[i]; } for (int len = 2; len <= n; len++) { for (int i = 1; i <= n-len+1; i++) { int j = i + len - 1; min_dp[i][j] = INF; max_dp[i][j] = 0; for (int k = i; k < j; k++) { dp[i][j] = dp[i][k] + dp[k+1][j] + sum[j] - sum[i-1]; min_dp[i][j] = min(min_dp[i][j], dp[i][j]); max_dp[i][j] = max(max_dp[i][j], dp[i][j]); } } } printf("%d %d\n", min_dp[1][n], max_dp[1][n]); return 0; } ``` 输入格式:第一行是石子的数量n,接下来一行是n个整数,表示每个石子的价值。 输出格式:一行,包括合并所有石子的最小代价和最大代价。 样例输入: ``` 5 1 2 3 4 5 ``` 样例输出: ``` 33 55 ``` 时间复杂度:O(n^3)。空间复杂度:O(n^2)。
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