区间动态规划

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所谓区间dp,指在一段区间上进行动态规划,一般做法是由长度较小的区间往长度较大的区间进行递推,最终得到整个区间的答案,而边界就是长度为1以及2的区间。

转移方程

区间dp常见的转移方程如下:

dp(i,j) = min{dp(i,k-1) + dp(k,j)} + w(i,j)   (i < k <= j)
  1. d p ( i , j ) dp(i, j) dp(i,j) 表示处理从第 i i i 个元素到第 j j j 个元素(包括这两个元素)的子序列所需的最小代价或者最优值。这个代价或者最优值是由两部分组成的:一个是分割后的子区间的最优解之和,另一个是处理整个区间 [ i , j ] [i, j] [i,j] 本身的代价或者收益 w ( i , j ) w(i, j) w(i,j)

  2. m i n d p ( i , k − 1 ) + d p ( k , j ) min{dp(i, k-1) + dp(k, j)} mindp(i,k1)+dp(k,j) 这部分是核心,表示对于任意的分割点 k k k,你都将原始的区间 [ i , j ] [i, j] [i,j] 分割成两个小区间 [ i , k − 1 ] [i, k-1] [i,k1] [ k , j ] [k, j] [k,j],并对这两个小区间分别求解,然后取所有可能的分割方法中最优值的那一个。这个最优值可能来自任意一个分割点 k k k

  3. w ( i , j ) w(i, j) w(i,j) 是处理完整区间 [ i , j ] [i, j] [i,j] 的直接代价或者收益。这个代价或者收益通常取决于具体问题的设置,例如在一些字符串问题中, w ( i , j ) w(i, j) w(i,j) 可能代表将子字符串 [ i , j ] [i, j] [i,j] 转换成某种特定状态的代价。

  4. ( i < k < = j ) (i < k <= j) (i<k<=j) 确保了分割点 $k 总是位于区间 ( i , j ) (i, j) (i,j) 内部,确保了区间至少被分成两部分,防止了空区间的产生,这有助于避免无效的递归或者无意义的计算。

通过这样的方式,问题就被分解成了多个更小的问题,我们通过计算和比较所有可能的分割方法来找到最优解。这个过程通常通过两层循环(一层遍历所有可能的区间,另一层遍历所有可能的分割点)加上递归或者动态规划的方式来实现。

实例代码:

def calculate_w(i, j):
    # 这个函数应该根据问题的具体情况来定义
    # 它代表了处理从i到j这个区间的直接代价
    return 0  # 这里暂时假设为0,你需要根据实际情况进行修改

def interval_dp(n):
    # 初始化动态规划数组
    dp = [[float('inf')] * n for _ in range(n)]
    
    # 基本情况,通常是长度为1的区间
    for i in range(n):
        dp[i][i] = 0  # 或根据问题的具体情况进行初始化
    
    # 枚举区间长度len从2开始
    for len in range(2, n + 1):
        # 枚举区间起点i
        for i in range(n - len + 1):
            # 计算区间终点j
            j = i + len - 1
            # 枚举分割点k,并更新dp[i][j]
            for k in range(i + 1, j + 1):  # 注意k是从i+1开始的,确保区间至少被分成两部分
                dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][k - 1] + dp[k][j] + calculate_w(i, j))
    
    # 返回整个序列的最优解
    return dp[0][n - 1]

len因为要把数组分成两个部分,而因为一边的长度最少为1,所以是从2开始。

例题

https://www.luogu.com.cn/problem/P1775

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int dp[1100][1100],p[1100],n,a[1100];
int sum(int l,int r){
	return p[r] - p[l-1];
}
int main(){
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0);cout.tie(0);
	cin>>n;
	for(int i = 1; i <= n; i++){
		cin>>a[i];
		p[i] = a[i]+p[i-1];
	}
	for(int i = 1; i <= n; i++) dp[i][i] = 0;
	for(int len = 2; len <= n+1; len++){
		for(int i = 1; i <= n; i++){
			int j = i+len-1;
			if(j > n) break;
			dp[i][j] = INT_MAX;
			for(int k = i+1; k <= j+1; k++){
				dp[i][j] = min(dp[i][j],dp[i][k-1]+dp[k][j]+sum(i,j));
			}
		}
	}
	cout<<dp[1][n]<<endl;
	return 0;
}
<think>好的,我现在需要帮助用户找到关于C++中区间合并的模板代码和实现方法。首先,我应该回顾用户提供的引用内容,看看是否有相关的信息。用户提供了四个引用,其中引用[2]和引用[4]提到了C++的区间合并模板和实现方法,而引用[3]则提到排序pair类型的向量时会按第一个元素排序,这对区间合并来说可能是一个关键步骤。 首先,用户的问题是关于如何在C++中实现区间合并的模板代码。根据引用[2],其中直接提供了一个代码示例,使用vector<pair<int, int>>来存储区间,并通过排序和遍历来合并重叠的区间。这个代码看起来是一个典型的区间合并实现,应该可以作为模板代码的参考。 接下来,我需要确保代码的正确性和逻辑。区间合并的一般步骤是:1. 按区间左端点排序;2. 遍历区间,合并重叠或相邻的区间。引用[3]提到,当使用sort函数对pair类型的向量排序时,会按第一个元素(即左端点)排序,这正符合步骤1的要求。因此,代码中的sort(temp.begin(), temp.end())是正确的。 在代码中,初始的st和ed被设置为-2e9,这是为了处理可能的边界情况。然后遍历每个区间,如果当前区间的左端点大于ed,说明没有重叠,就将之前的区间保存,并更新st和ed为当前区间的左右端点。否则,合并区间,更新ed为当前区间右端点和原ed的较大值。最后,循环结束后还要将最后一个合并的区间加入结果。 引用[4]提到区间合并的应用,例如合并砍树的区间来计算剩余树的数量。这说明区间合并通常用于处理区间重叠的问题,合并后的区间可以简化后续的计算步骤。 用户可能需要一个清晰的步骤解释和模板代码。我需要将引用中的代码整理成易于理解的格式,并分步骤解释每个部分的作用。同时,要确保代码符合C++的语法规范,比如使用正确的vector和pair的声明方式,以及正确的循环结构。 另外,用户可能对代码中的某些细节有疑问,比如为什么要排序,为什么要设置初始的st和ed为-2e9。这时需要解释排序的重要性,以及初始值的作用是为了处理空区间的情况。 最后,根据用户的请求,生成相关问题。可能需要涉及时间复杂度、优化方法、应用场景等,这些问题可以帮助用户更深入地理解区间合并的应用和实现细节。 总结来说,我需要将引用中的代码和解释整合成一个清晰的回答,分步骤说明实现方法,并确保代码的正确性和可读性。同时,生成相关问题来扩展用户的理解。</think>### C++区间合并模板实现方法 区间合并的核心逻辑是通过排序和贪心策略合并重叠区间,以下是实现模板和分步说明: #### 模板代码实现 ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; vector<pair<int, int>> merge_intervals(vector<pair<int, int>>& intervals) { vector<pair<int, int>> ans; if (intervals.empty()) return ans; // 按左端点排序(pair默认比较第一个元素) sort(intervals.begin(), intervals.end()); int st = intervals[0].first, ed = intervals[0].second; for (const auto& interval : intervals) { if (interval.first > ed) { // 无交集 ans.emplace_back(st, ed); st = interval.first; ed = interval.second; } else { // 合并区间 ed = max(ed, interval.second); } } ans.emplace_back(st, ed); // 存入最后一个合并区间 return ans; } ``` #### 实现步骤说明 1. **排序预处理** 使用`sort`对区间左端点升序排列,保证后续只需单次遍历即可完成合并[^3] 2. **初始化合并参数** 设置`st`和`ed`为第一个区间的端点值,作为当前合并区间的基准 3. **遍历合并逻辑** - **无重叠**:当前区间左端点 > `ed`时,保存已合并区间,重置基准区间 - **有重叠**:扩展`ed`为当前区间右端点最大值 4. **处理末段数据** 循环结束后需要单独处理最后一个合并区间 #### 时间复杂度分析 - 排序操作耗时$O(n \log n)$ - 合并遍历耗时$O(n)$ - 总体时间复杂度为$O(n \log n)$[^4] #### 典型应用场景 1. 计算多个重叠区间的总覆盖长度 2. 合并日程安排中的冲突时间段 3. 资源分配时的重叠区间消除
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