UVA - 10641(dp)

本文介绍了一种算法,用于解决如何以最小成本使用外部光源照亮一个具有n条边的凸多边形的所有边界的问题。通过预处理每个光源的照射范围,并采用动态规划策略来寻找最优解。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

本题目是给定一个n(n<=30)边的凸多边形,然后给定m(m<=1000)个外围的灯的坐标和安装每个灯的费用,求用最少费用照亮所有边。


因为是凸多边形,很容易想到,把每个灯所能照亮的范围预处理成一个连续的区间,然后排序,用背包时选择就可以了。

不过有一点不同的是这里所要照亮的不是一条直线而是一个环状,所以应该从任意一个点为起始点,然后选择最优方案去包围点。

因为环状处理很经典,展示代码。

另外判断一个灯是否可以照亮一条特定的边的方法是:该灯与凸多边形的核心在边的两侧。

#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#define rep(i,n) for(int i=0;i<n;i++)
#define rep1(i,x,n) for(int i=x;i<=n;i++)
using namespace std;

struct point{
  double x,y,val;
  point(double x=0,double y=0,double z=0):x(x),y(y),val(z){}
  bool operator<(const point& a)const{
    if(x!=a.x) return x<a.x;
    return y<a.y;
  }
}col;
double cross(point a,point b){
  return a.x*b.y-a.y*b.x;
}
point operator-(point a,point b){
  return point(a.x-b.x,a.y-b.y);
}
int judge(point A,point a,point b){
  return cross(A-a,b-a)*cross(col-a,b-a)<0;
}
const int N = 2111;
point pol[N],a[N],b[N];
int n,m;
int init(){
  for(int i=1;i<=m;i++){
      if(judge(a[i],pol[n],pol[n+1])){
         int l=n,r=n+1;
         while(judge(a[i],pol[l-1],pol[l])) l--;
         while(judge(a[i],pol[r],pol[r+1])) r++;
         b[i]=point(l,r,a[i].val);
      }
      else{
         rep1(j,1,n){
            if(judge(a[i],pol[j],pol[j+1])){
               int l=j,r=j+1;
               while(judge(a[i],pol[r],pol[r+1])) r++;
               b[i]=point(l,r,a[i].val);
               break;
            }
         }
      }
  }
  sort(b+1,b+1+m);
}
typedef long long LL;
const LL inf = 1e12;
LL d[N][70],s,vis[N][70];
LL dp(int i,int j){
  if(vis[i][j])  return d[i][j];
  vis[i][j]=1;
  if(j>=s+n) return d[i][j]=0;
  if(i==m+1) return d[i][j]=inf;
  d[i][j] = inf;
  d[i][j] = min(dp(i+1,j),d[i][j]);
  if(b[i].y>j && b[i].x<=j)
     d[i][j] = min(d[i][j],dp(i+1,b[i].y)+(int)b[i].val);
  return d[i][j];
}
int solve(){
    long long res=inf;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        s=i;
        memset(vis,0,sizeof(vis));
        res=min((LL)res,dp(1,s));
    }
    if(res==inf) printf("Impossible.\n");
    else printf("%lld\n",res);
}
int main()
{
    while(scanf("%d",&n)==1 && n){
       col.x=col.y=0;
       rep1(i,1,n) {
          scanf("%lf %lf",&pol[i].x,&pol[i].y);
          col.x+=pol[i].x;
          col.y+=pol[i].y;
          pol[i+n]=pol[i];
       }
       col.x/=n,col.y/=n;
       scanf("%d",&m);
       rep1(i,1,m) scanf("%lf %lf %lf",&a[i].x,&a[i].y,&a[i].val);
       init();
       solve();
    }
    return 0;
}



### 问题分析 UVA12099 **The Bookcase** 是一个典型的动态规划问题,涉及将多个书籍放入书架,要求最小化书架的总高度。问题的核心是: - 给定一组书籍,每个书籍具有固定的宽度和高度。 - 书架的宽度有限,书籍必须按照顺序放置,且每层书架的总宽度不能超过限制。 - 每层书架的高度是该层中所有书籍的最大高度。 - 任务是安排书籍的分布,使得书架的总高度最小化。 ### 动态规划思路 该问题可以通过动态规划求解。定义状态 `dp[i]` 表示前 `i` 本书的最小总高度。 为了优化状态转移,可以使用如下策略: - 预处理计算每本书到另一本书之间的最大高度。 - 状态转移方程为: `dp[i] = min(dp[j] + max_height(j+1..i))`,其中 `j < i` 且 `sum_width(j+1..i) <= shelf_width`。 ### C++ 实现 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <climits> using namespace std; int minTotalHeight(const vector<int>& heights, const vector<int>& widths, int shelfWidth) { int n = heights.size(); vector<int> dp(n + 1, 0); // dp[i] 表示前i本书的最小总高度 dp[0] = 0; for (int i = 1; i <= n; ++i) { int max_height = 0; int total_width = 0; dp[i] = INT_MAX; for (int j = i - 1; j >= 0; --j) { total_width += widths[j]; if (total_width > shelfWidth) break; max_height = max(max_height, heights[j]); dp[i] = min(dp[i], dp[j] + max_height); } } return dp[n]; } int main() { // 示例输入 vector<int> heights = {3, 4, 2}; vector<int> widths = {6, 5, 8}; int shelfWidth = 10; int result = minTotalHeight(heights, widths, shelfWidth); cout << "Minimum total shelf height: " << result << endl; return 0; } ``` ### 实现说明 - `heights` 和 `widths` 分别表示每本书的高度和宽度。 - `shelfWidth` 是书架的宽度限制。 - `dp[i]` 记录了前 `i` 本书的最小总高度。 - 内层循环用于尝试不同的分段方式,计算当前层的最大高度,并更新 `dp[i]`。 ### 时间复杂度 - 该算法的时间复杂度为 $O(n^2)$,其中 $n$ 是书籍的数量。 - 对于较小的数据规模(如 $n \leq 1000$),该算法可以高效运行。 ### 优化思路 - 如果书籍数量较大,可以考虑使用单调队列或分治优化动态规划。 - 预处理 `max_height` 和 `total_width` 可以进一步优化性能。
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