動態規劃_DAG模型
阿新 • • 發佈:2019-02-04
DAG(有向無環圖)上的動態規劃是學習動態規劃的基礎。
- 最長路及其字典序
- 固定終點的最長路和最短路
*1.巢狀矩形問題*
有n個矩形,每個矩形可以用a,b來描述,表示長和寬。矩形X(a,b)可以巢狀在矩形Y(c,d)中當且僅當a < c,b < d或者b < c,a < d(相當於旋轉X90度)。例(1,5)可以巢狀在(6,2)內,但不能巢狀在(3,4)中。你的任務是選出儘可能多的矩形排成一行,使得除最後一個外,每一個矩形都可以巢狀在下一個矩形內。
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得動態轉移方程:d(i)=max{d(j)+1 | (i,j)∈E}
其中E為邊集。求解:
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//現假設鄰接矩陣已求出,存放在矩陣G中。
int dp(int i) {
int& ans = d[i];//引用,方便對於d[i][j][k][l][m][n]的書寫
if(ans > 0) return ans;//若已賦值,無需再次計算
ans = 1;
for(int i=0; j<=n; j++)
if(G[i][j])/*以構建DAG*/ ans = max(ans, dp(j)+1);
return ans;
//列印輸出
void print_ans(int i) {
printf("%d", i);
for (int j=1; j<=n; j++)
if(G[i][j] && d[i]==d[j]+1) {
print_ans(j);
break;
}
}
*2.硬幣問題(完全揹包問題)*
n種硬幣,面值分別為V1,V2,…Vn,每種都有無限多。給定非負整數S,可以選用多少個硬幣,使得面值之和恰好為S?輸出硬幣數目的最小值和最大值。
//最長路的程式碼 | 【初始化】mamset(d, -1, sizeof(d)); | (有瑕疵)
int dp(int S) {
int& ans = d[S];
if (ans>=0) return ans;
ans = 0;
for(int i=0; i<=n; i++)
if(S>=V[i]) ans = max(ans, dp(S-V[i])+1);
return ans;
}
//【BUG】S不一定可到達0
//【修正】
int dp(int S) {
int& ans = d[S];
if(ans!=-1) return ans;//已賦值
ans = -(1<<30);
for(int i=0; i<=n; i++)
if(S>=V[i]) ans = max(ans, dp(S-V[i])+1);
return ans;
}
//【TIPS】用特殊值(如-1)表示"未算過",則必須將其和其他特殊值(如無解)
//區分開。求最大值時最好將初值設為"無窮小"。
//【可讀性優化】用vis陣列記錄訪問狀態。用空間代價增強程式碼可讀性,減少程式碼出錯可能性。
int dp(int S) {
if(vis[S]) return d[S];
vis[S] = 1;
int &ans = d[S];
ans = -(1<<30);
for(int i=0; i<=n; i++)
if(S>=V[i]) ans = max(ans, dp(S-V[i])+1);
return ans;
}
【遞推】注意計算順序和邊界處理
minv[0] = maxn[0] = 0;
for(int i=1; i<=S; i++) {
minv[i] = INF; maxv[i] = -INF;
}
for(int i=1; i<=S; i++)
for(int j=1; j<=n; j++)
if(i>=V[j]) {
minv[i] = min(minv[i], minv[i-V[j]]+1);
maxv[i] = max(maxv[i], maxv[i-V[j]]+1);
}
printf("%d %d\n", minv[S], maxv[S]);
輸出字典序最小的方案(狀態的可逆)
//【遞迴列印】
void print_ans(int* d, int S) {
for(int i=1; i<=n; i++)
if(S>=V[i] && d[S]==d[S-V[i]]+1) {
printf("%d ", i);
print_ans(d, S-V[i]);
break;
}
}
//【遞推列印】
void print_ans(int* d, int S) {
while(S) {
printf("%d ", d[S]);
S -= V[d[S]];
}
}
for(int i=1; i<=S; i++)
for(int j=1; i<=n; j++)
if(i>=V[j]) {
if(min[i]>min[i-V[j]]+1) {
min[i]=min[i-V[j]+1;//更新min,尋找最小的min
min_coin[i]=j;//選擇第j種硬幣
}
if(max[i]<max[i-V[j]]+1) {
max[i]=max[i-V[j]+1;
max_coin[i]=j;
}
}
print_ans(min_coin, S);
print_ans(max_coin, S);
對於某些不可逆的問題:
- “填表法”。對於每個狀態i,找到f(i)依賴的所有狀態。
- “刷表法”。對於每個狀態i,更新f(i)所影響到的狀態。