保研机试训练Day-26

区间DP && 线性DP

Posted by Jeffzzc on April 18, 2025

区间DP

石子合并

设有 N 堆石子排成一排,其编号为 1,2,3,,N

每堆石子有一定的质量,可以用一个整数来描述,现在要将这 N 堆石子合并成为一堆。

每次只能合并相邻的两堆,合并的代价为这两堆石子的质量之和,合并后与这两堆石子相邻的石子将和新堆相邻,合并时由于选择的顺序不同,合并的总代价也不相同。

例如有 4 堆石子分别为 1 3 5 2, 我们可以先合并 12 堆,代价为 4,得到 4 5 2, 又合并 12 堆,代价为 9,得到 9 2 ,再合并得到 11,总代价为 4+9+11=24

如果第二步是先合并 23 堆,则代价为 7,得到 4 7,最后一次合并代价为 11,总代价为 4+7+11=22

问题是:找出一种合理的方法,使总的代价最小,输出最小代价。

#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

const int N = 310;

int a[N], s[N];
int f[N][N];
int n;

int main(){
    cin >> n;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        cin >> a[i];
        s[i] += s[i-1] + a[i];
    }
    for(int len = 2; len <= n; len++){
        for(int i = 1; i + len - 1 <= n; i++){
            int l = i, r = i + len - 1;
            f[l][r] = 1e9;
            for(int k = l; k < r; k++){
                f[l][r] = min(f[l][r], f[l][k] + f[k + 1][r] + s[r] - s[l - 1]);
            }
        }
    }
    cout << f[1][n] << endl;
    return 0;
}

线性DP

最长上升子序列 II

给定一个长度为 N 的数列,求数值严格单调递增的子序列的长度最长是多少。

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
const int N = 100010;
int n;
int a[N];
int q[N];

int main(){
    scanf("%d",&n);
    for(int i=0;i<n;i++) scanf("%d",&a[i]);
  
    int len=0;
    q[0]=-2e9;
    for(int i=0;i<n;i++){
        int l=0,r=len;
        while(l < r){
            int mid = l + r + 1 >> 1;
            if(q[mid] < a[i]) l = mid;
            else r = mid - 1;
        }
        len = max(len, r + 1);
        q[r + 1] = a[i];
    }
  
    printf("%d\n",len);
    return 0;
}

思路:首先数组a中存输入的数(原本的数),开辟一个数组f用来存结果,最终数组f的长度cnt就是最终的答案;假如数组f现在存了数,当到了数组a的第i个位置时,首先判断a[i] > f[cnt] 若是大于则直接将这个数添加到数组f中,即f[++cnt] = a[i];这个操作时显然的。 当a[i] <= f[cnt] 的时,我们就用a[i]去替代数组f中的第一个大于等于a[i]的数,因为在整个过程中我们维护的数组f 是一个递增的数组,所以我们可以用二分查找在 logn 的时间复杂的的情况下直接找到对应的位置,然后替换,即f[l] = a[i]。

我们用a[i]去替代f[tmp]的含义是:以a[i]为最后一个数的严格单调递增序列,这个序列中数的个数为l个。

这样当我们遍历完整个数组a后就可以得到最终的结果。

时间复杂度分析:O(nlogn)

另一种写法:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
const int N = 100010;
int n;
int a[N];
int f[N];// f数组存储我们的性质最好的最长上升子序列
int cnt;

int find(int x){
    int l = 1, r = cnt;
    while(l < r){
        int mid = l + r >> 1;
        if(f[mid] >= x) r = mid;
        else l = mid + 1;
    }
    return l;
}

int main(){
    scanf("%d",&n);
    for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%d",&a[i]);
    f[++cnt] = a[1];
    for(int i=2;i<=n;i++){
        if(a[i] > f[cnt]){
            f[++cnt] = a[i];
        }
        else{
            int tmp = find(a[i]);
            f[tmp] = a[i];
        }
    }
  
    printf("%d\n",cnt);
    return 0;
}