【bzoj1190】[HNOI2007]梦幻岛宝珠 分层背包dp

本文介绍了一种特殊的背包问题——分层背包问题的解决方法。针对具有特定重量形式的宝石选择问题,通过分层思想结合01背包算法,有效地解决了在限定重量下获取宝石最大价值的问题。文章详细阐述了算法实现过程及核心代码。

题目描述

给你N颗宝石,每颗宝石都有重量和价值。要你从这些宝石中选取一些宝石,保证总重量不超过W,且总价值最大为,并输出最大的总价值。数据范围:N<=100;W<=2^30,并且保证每颗宝石的重量符合a*2^b(a<=10;b<=30)

输入

输入文件中包含多组数据。每组数据的格式如下:第一行是两个正整数n和W,1≤n≤100,1≤W≤2^30,分别表示宝石的数目和最多能带走的宝石重量。接下来的n行,每行有两个正整数weighti和valuei,1≤weighti≤2^30, 0≤valuei≤2^30,分别表示第i颗宝石的重量和价值,且保证weighti能写成a*2^b(1≤a≤10,0≤b≤30)的形式。同一行的两个正整数之间用空格隔开。最后一组数据的后面有两个-1,表示文件的结束。这两个-1并不代表一组数据,你不需对这组数据输出结果。并且输入文件中数据的组数不超过20。

输出

对于输入的每组数据,输出一个整数C,表示小P最多能带走的宝石的总价值。每个结果整数C单独占一行,且保证C不会超过2^30。

样例输入

4 10
8 9
5 8
4 6
2 5
-1 -1

样例输出

14

题解:分层背包。讲2^i中的i看做层,由于n有100,i最多才30,所以其中必然有重复的,现将n件物品按照i来分类,对于同一类的物品当然可以做01背包,但对于不同类的物品即不同层,可以进行转换。m>>i是关键点,每次仅仅是对当前这一位分析而没有对其他位判断,所以每做一次判断一次

总结:对于题目中的特殊状态,一定要从这些特殊条件中找到突破口。

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
struct data
{
    int b , c , v;
    bool operator<(const data &a)const {return b < a.b;}
}a[110];
int f[32][1010];
int main()
{
    int n , m;
    while(~scanf("%d%d" , &n , &m) && (~n || ~m))
    {
        int i , j , p = 1 , now = 0;
        memset(a , 0 , sizeof(a)) , memset(f , 0 , sizeof(f));
        for(i = 1 ; i <= n ; i ++ )
        {
            scanf("%d%d" , &a[i].c , &a[i].v);
            while(!(a[i].c & 1)) a[i].c >>= 1 , a[i].b ++ ;//分类 
        }
        sort(a + 1 , a + n + 1);
        for(i = 0 ; i <= 30 ; i ++ )
        {
            while(p <= n && a[p].b == i)//在同一层进行01背包 
            {
                now = min(now + a[p].c , m >> i);//m>>i是关键点,导致 (bool)(m & (1 << i)) + 1)这一步操作 
                for(j = now ; j >= a[p].c ; j -- )
                    f[i][j] = max(f[i][j] , f[i][j - a[p].c] + a[p].v);
                p ++ ;
            }
            for(j = 0 ; j <= now ; j ++ )//对下一层进行转化 
                f[i + 1][(j - (bool)(m & (1 << i)) + 1) >> 1] = max(f[i + 1][(j - (bool)(m & (1 << i)) + 1) >> 1] , f[i][j]);
            now = (now - (bool)(m & (1 << i)) + 1) >> 1;
        }
        printf("%d\n" , f[31][0]);
    }
    return 0;
}
题目描述 有一个 $n$ 个点的棋盘,每个点上有一个数字 $a_i$,你需要从 $(1,1)$ 走到 $(n,n)$,每次只能往右或往下走,每个格子只能经过一次,路径上的数字为 $S$。定义一个点 $(x,y)$ 的权值为 $a_x+a_y$,求所有满足条件的路径中,所有点的权值的最小值。 输入格式 第一行一个整数 $n$。 接下来 $n$ 行,每行 $n$ 个整数,表示棋盘上每个点的数字。 输出格式 输出一个整数,表示所有满足条件的路径中,所有点的权值的最小值。 数据范围 $1\leq n\leq 300$ 输入样例 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输出样例 25 算法1 (树形dp) $O(n^3)$ 我们可以先将所有点的权值求出来,然后将其看作是一个有权值的图,问题就转化为了在这个图中求从 $(1,1)$ 到 $(n,n)$ 的所有路径中,所有点的权值的最小值。 我们可以使用树形dp来解决这个问题,具体来说,我们可以将这个图看作是一棵树,每个点的父节点是它的前驱或者后继,然后我们从根节点开始,依次向下遍历,对于每个节点,我们可以考虑它的两个儿子,如果它的两个儿子都被遍历过了,那么我们就可以计算出从它的左儿子到它的右儿子的路径中,所有点的权值的最小值,然后再将这个值加上当前节点的权值,就可以得到从根节点到当前节点的路径中,所有点的权值的最小值。 时间复杂度 树形dp的时间复杂度是 $O(n^3)$。 C++ 代码 算法2 (动态规划) $O(n^3)$ 我们可以使用动态规划来解决这个问题,具体来说,我们可以定义 $f(i,j,s)$ 表示从 $(1,1)$ 到 $(i,j)$ 的所有路径中,所有点的权值为 $s$ 的最小值,那么我们就可以得到如下的状态转移方程: $$ f(i,j,s)=\min\{f(i-1,j,s-a_{i,j}),f(i,j-1,s-a_{i,j})\} $$ 其中 $a_{i,j}$ 表示点 $(i,j)$ 的权值。 时间复杂度 动态规划的时间复杂度是 $O(n^3)$。 C++ 代码
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