(Week 11)综合复习(C++,图论,动态规划,搜索)

news2024/11/22 10:42:04

目录

  • 汤姆斯的天堂梦(C++,Dijkstra)
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  • [蓝桥杯 2022 国 A] 环境治理(C++,Floyd)
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  • 跑步(C++,01背包方案数,DP)
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  • 遗址(C++,搜索)
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  • [蓝桥杯 2021 省 AB] 砝码称重(C++,01背包可行性)
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汤姆斯的天堂梦(C++,Dijkstra)

题目描述

汤姆斯生活在一个等级为 0 0 0 的星球上。那里的环境极其恶劣,每天 12 12 12 小时的工作和成堆的垃圾让人忍无可忍。他向往着等级为 N N N 的星球上天堂般的生活。

有一些航班将人从低等级的星球送上高一级的星球,有时需要向驾驶员支付一定金额的费用,有时却又可以得到一定的金钱。

汤姆斯预先知道了从 0 0 0 等级星球去 N N N 等级星球所有的航线和需要支付(或者可以得到)的金钱,他想寻找一条价格最低(甚至获得金钱最多)的航线。

输入格式

第一行一个正整数 N N N N ≤ 100 N \le 100 N100),接下来的数据可分为 N N N 个段落,每段的第一行一个整数 K i K_i Ki K i ≤ 100 K_i \le 100 Ki100),表示等级为 i i i 的星球有 K i K_i Ki 个。

接下来的 K i K_i Ki 行中第 j j j 行依次表示与等级为 i i i,编号为 j j j 的星球相连的等级为 i − 1 i - 1 i1 的星球的编号和此航线需要的费用(正数表示支出,负数表示收益,费用的绝对值不超过 1000 1000 1000)。

每行以 0 0 0 结束,每行的航线数 ≤ 100 \le 100 100

输出格式

输出所需(或所得)费用。正数表示支出,负数表示收益。

样例 #1

样例输入 #1

3
2
1 15 0
1 5 0
3
1 -5 2 10 0
1 3 0
2 40 0
2
1 1 2 5 3 -5 0
2 -19 3 -20 0

样例输出 #1

-1

提示

对于 100 % 100 \% 100% 的数据, 1 ≤ N ≤ 100 1 \le N \le 100 1N100 1 ≤ K i ≤ 100 1 \le K_i \le 100 1Ki100

样例解释:

解题思路:

单源最短路径,可以想到使用Dijkstra,但鉴于输入数据的特殊性,还需要做一些处理

首先,注意到本题每个节点是由等级和编号唯一确定的

但是我们仍可将其抽象为唯一的编号,如样例中的点可以标号为 1 1 1~ 8 8 8

然后,注意到本题中的边权可能为负数,要知道Dijkstra中的边权不能为负

所有边权整体加上一个偏移量即可

那么存图的问题解决了,接下来就是套用Dijkstra算法了

AC代码如下

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <memory.h>
using namespace std;
const int max_n = 100;
const int max_k = 100;
const int max_m = 100;
const int NaN = 0x3F3F3F3F;

class greater_queue {
public:
	bool operator()(pair<int, int>p_1, pair<int, int>p_2) {
		return p_1.first > p_2.first;
	}
};

priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, greater_queue>p_q;
struct edge { int v, p, next; }edges[max_n * max_k * max_m];//链式前向星
int head[max_n * max_k + 2] = { -1 };
int tot = -1;
int min_dist[max_n * max_k + 2] = { NaN };
bool book[max_n * max_k + 2] = { false };//最短路径集

void add_edge(int u, int v, int p) {//存图
	edges[++tot] = { v,p,head[u] }; head[u] = tot;
}

void dijkstra() {
	min_dist[1] = 0;
	p_q.push(pair<int, int>(0, 1));//初始化

	while (!p_q.empty()) {
		int node = p_q.top().second;
		int dist = p_q.top().first;
		p_q.pop();

		if (book[node]) continue;//已加入最短路径集
		book[node] = true;//未加入最短路径集

		for (int i = head[node]; i != -1; i = edges[i].next) {//尝试更新最短路径
			int v = edges[i].v;
			if (min_dist[v] > edges[i].p + dist) {
				min_dist[v] = edges[i].p + dist;
				p_q.push(pair<int, int>(min_dist[v], v));
			}
		}
	}
}

int main() {
	memset(head + 1, -1, sizeof(int) * (max_n * max_k + 1));
	memset(min_dist + 1, 0x3F, sizeof(int) * (max_n * max_k + 1));//初始化
	int n, k, u, p, cur_tot = 1, temp_tot = 0;
	cin >> n;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {//存图
		cin >> k;
		for (int j = 1; j <= k; j++) {
			++cur_tot;//节点分配
			while (true) {
				cin >> u;
				if (u == 0) break;//行尾
				cin >> p;
				add_edge(temp_tot + u, cur_tot, p + 1000);//边权偏移
			}
		}
		temp_tot = cur_tot - k;//寻访i-1级星球
	}

	dijkstra();

	int ans = NaN;
	for (int i = temp_tot + 1; i <= cur_tot; i++) {//寻找最小值
		ans = min(ans, min_dist[i]);
	}
	cout << ans - 1000 * n << endl;//平衡偏移、输出
	return 0;
}

[蓝桥杯 2022 国 A] 环境治理(C++,Floyd)

题目描述

LQ 国拥有 n n n 个城市,从 0 0 0 n − 1 n - 1 n1 编号,这 n n n 个城市两两之间都有且仅有一条双向道路连接,这意味着任意两个城市之间都是可达的。每条道路都有一个属性 D D D,表示这条道路的灰尘度。当从一个城市 A 前往另一个城市 B 时,可能存在多条路线,每条路线的灰尘度定义为这条路线所经过的所有道路的灰尘度之和,LQ 国的人都很讨厌灰尘,所以他们总会优先选择灰尘度最小的路线。

LQ 国很看重居民的出行环境,他们用一个指标 P P P 来衡量 LQ 国的出行环境, P P P 定义为:

P = ∑ i = 0 n − 1 ∑ j = 0 n − 1 d ( i , j ) P=\sum \limits_{i=0}^{n-1} \sum \limits_{j=0}^{n-1} d(i,j) P=i=0n1j=0n1d(i,j)

其中 d ( i , j ) d(i,j) d(i,j) 表示城市 i i i 到城市 j j j 之间灰尘度最小的路线对应的灰尘度的值。

为了改善出行环境,每个城市都要有所作为,当某个城市进行道路改善时,会将与这个城市直接相连的所有道路的灰尘度都减少 1 1 1,但每条道路都有一个灰尘度的下限值 L L L,当灰尘度达到道路的下限值时,无论再怎么改善,道路的灰尘度也不会再减小了。

具体的计划是这样的:

  • 1 1 1 天, 0 0 0 号城市对与其直接相连的道路环境进行改善;
  • 2 2 2 天, 1 1 1 号城市对与其直接相连的道路环境进行改善;

……

  • n n n 天, n − 1 n - 1 n1 号城市对与其直接相连的道路环境进行改善;
  • n + 1 n + 1 n+1 天, 0 0 0 号城市对与其直接相连的道路环境进行改善;
  • n + 2 n + 2 n+2 天, 1 1 1 号城市对与其直接相连的道路环境进行改善;

……

LQ 国想要使得 P P P 指标满足 P ≤ Q P \leq Q PQ。请问最少要经过多少天之后, P P P 指标可以满足 P ≤ Q P \leq Q PQ。如果在初始时就已经满足条件,则输出 0 0 0;如果永远不可能满足,则输出 − 1 -1 1

输入格式

输入的第一行包含两个整数 n , Q n, Q n,Q,用一个空格分隔,分别表示城市个数和期望达到的 P P P 指标。

接下来 n n n 行,每行包含 n n n 个整数,相邻两个整数之间用一个空格分隔,其中第 i i i 行第 j j j 列的值 D i , j ( D i , j = D j , i , D i , i = 0 ) D_{i,j} (D_{i,j}=D_{j,i},D_{i,i} = 0) Di,j(Di,j=Dj,i,Di,i=0) 表示城市 i i i 与城市 j j j 之间直接相连的那条道路的灰尘度。

接下来 n n n 行,每行包含 n n n 个整数,相邻两个整数之间用一个空格分隔,其中第 i i i 行第 j j j 列的值 L i , j ( L i , j = L j , i , L i , i = 0 ) L_{i,j} (L_{i,j} = L_{j,i}, L_{i,i} = 0) Li,j(Li,j=Lj,i,Li,i=0) 表示城市 i i i 与城市 j j j 之间直接相连的那条道路的灰尘度的下限值。

输出格式

输出一行包含一个整数表示答案。

样例 #1

样例输入 #1

3 10
0 2 4
2 0 1
4 1 0
0 2 2
2 0 0
2 0 0

样例输出 #1

2

提示

【样例说明】

初始时的图如下所示,每条边上的数字表示这条道路的灰尘度:

此时每对顶点之间的灰尘度最小的路线对应的灰尘度为:

  • d ( 0 , 0 ) = 0 , d ( 0 , 1 ) = 2 , d ( 0 , 2 ) = 3 d(0, 0) = 0, d(0, 1) = 2, d(0, 2) = 3 d(0,0)=0,d(0,1)=2,d(0,2)=3
  • d ( 1 , 0 ) = 2 , d ( 1 , 1 ) = 0 , d ( 1 , 2 ) = 1 d(1, 0) = 2, d(1, 1) = 0, d(1, 2) = 1 d(1,0)=2,d(1,1)=0,d(1,2)=1
  • d ( 2 , 0 ) = 3 , d ( 2 , 1 ) = 1 , d ( 2 , 2 ) = 0 d(2, 0) = 3, d(2, 1) = 1, d(2, 2) = 0 d(2,0)=3,d(2,1)=1,d(2,2)=0

初始时的 P P P 指标为 ( 2 + 3 + 1 ) × 2 = 12 (2 + 3 + 1) \times 2 = 12 (2+3+1)×2=12,不满足 P ≤ Q = 10 P \leq Q = 10 PQ=10;

第一天, 0 0 0 号城市进行道路改善,改善后的图示如下:

注意到边 ( 0 , 2 ) (0, 2) (0,2) 的值减小了 1 1 1,但 ( 0 , 1 ) (0, 1) (0,1) 并没有减小,因为 L 0 , 1 = 2 L_{0,1} = 2 L0,1=2 ,所以 ( 0 , 1 ) (0, 1) (0,1) 的值不可以再减小了。此时每对顶点之间的灰尘度最小的路线对应的灰尘度为:

  • d ( 0 , 0 ) = 0 , d ( 0 , 1 ) = 2 , d ( 0 , 2 ) = 3 d(0, 0) = 0, d(0, 1) = 2, d(0, 2) = 3 d(0,0)=0,d(0,1)=2,d(0,2)=3
  • d ( 1 , 0 ) = 2 , d ( 1 , 1 ) = 0 , d ( 1 , 2 ) = 1 d(1, 0) = 2, d(1, 1) = 0, d(1, 2) = 1 d(1,0)=2,d(1,1)=0,d(1,2)=1
  • d ( 2 , 0 ) = 3 , d ( 2 , 1 ) = 1 , d ( 2 , 2 ) = 0 d(2, 0) = 3, d(2, 1) = 1, d(2, 2) = 0 d(2,0)=3,d(2,1)=1,d(2,2)=0

此时 P P P 仍为 12 12 12

第二天,1 号城市进行道路改善,改善后的图示如下:

此时每对顶点之间的灰尘度最小的路线对应的灰尘度为:

  • d ( 0 , 0 ) = 0 , d ( 0 , 1 ) = 2 , d ( 0 , 2 ) = 2 d(0, 0) = 0, d(0, 1) = 2, d(0, 2) = 2 d(0,0)=0,d(0,1)=2,d(0,2)=2
  • d ( 1 , 0 ) = 2 , d ( 1 , 1 ) = 0 , d ( 1 , 2 ) = 0 d(1, 0) = 2, d(1, 1) = 0, d(1, 2) = 0 d(1,0)=2,d(1,1)=0,d(1,2)=0
  • d ( 2 , 0 ) = 2 , d ( 2 , 1 ) = 0 , d ( 2 , 2 ) = 0 d(2, 0) = 2, d(2, 1) = 0, d(2, 2) = 0 d(2,0)=2,d(2,1)=0,d(2,2)=0

此时的 P P P 指标为 ( 2 + 2 ) × 2 = 8 < Q (2 + 2) \times 2 = 8 < Q (2+2)×2=8<Q,此时已经满足条件。

所以答案是 2 2 2

【评测用例规模与约定】

  • 对于 30 % 30\% 30% 的评测用例, 1 ≤ n ≤ 10 1 \leq n \leq 10 1n10 0 ≤ L i , j ≤ D i , j ≤ 10 0 \leq L_{i,j} \leq D_{i,j} \leq 10 0Li,jDi,j10
  • 对于 60 % 60\% 60% 的评测用例, 1 ≤ n ≤ 50 1 \leq n \leq 50 1n50 0 ≤ L i , j ≤ D i , j ≤ 1 0 5 0 \leq L_{i,j} \leq D_{i,j} \leq 10^5 0Li,jDi,j105
  • 对于所有评测用例, 1 ≤ n ≤ 100 1 \leq n \leq 100 1n100 0 ≤ L i , j ≤ D i , j ≤ 1 0 5 0 \leq L_{i,j} \leq D_{i,j} \leq 10^5 0Li,jDi,j105 0 ≤ Q ≤ 2 31 − 1 0 \leq Q \leq 2^{31} - 1 0Q2311

蓝桥杯 2022 国赛 A 组 F 题。

解题思路:

emm这题虽然描述有点长,但实际思路并不难想

因为对于 P P P的定义已经给出很明显的提示了——多源最短路径,用Floyd

然后就是本题的图的特殊之处:灰尘度的变化

这个特殊之处直接导致了想一次Floyd直接解决问题是不可能的

因为Floyd得到的最短路径抽象去了路径上的点,那样就不知道哪条最短路径会缩短了

所以要想其他办法

去思考本题的答案会发现:

1)天数越多,就越可能达标

2)本题要求的是最少需要多少天

这不就是二分法

然后就明白了大概的解题思路:二分搜索天数,用Floyd判断这天的灰尘度是否达标

接下来就是一些细节的问题了,例如

对于完全图用二维数组存图、每轮搜索之前都需要根据天数初始化图的边权

计算得到天数的范围是 0 0 0~ 1 0 7 10^7 107

以及最重要的,关于数据范围的问题

q q q的最大值已经超出了int所能达到的精度,应该用long long存储

即使是long long,累加结束之后也可能溢出( 边权和 m a x = 1 5 3 边权和max = 1^{5^3} 边权和max=153),故需要加上正数判断

说了这么多,最后,AC代码如下

//Floyd
#include <iostream>
using namespace std;
const int max_n = 100;
const int max_l = 1e5;
const int max_d = 1e5;
const long long max_q = 0xFFFFFFFF - 1;
const int NaN = 0x3F3F3F3F;

int map[max_n][max_n] = { 0 };//存图
int limit[max_n][max_n] = { 0 };//最小灰尘度
int ans = -1;
int n;
long long q;
int dist[max_n][max_n] = { 0 };//临时图

bool floyd(int day) {
	for (int i = 0; i < n; i++) {//初始化
		for (int j = 0; j < n; j++) {
			dist[i][j] = max(map[i][j] - day / n - (day % n >= i + 1 ? 1 : 0), limit[i][j]);
		}
	}

	for (int i = 0; i < n; i++) {//Floyd
		for (int j = 0; j < n; j++) {
			for (int z = 0; z < n; z++) {
				dist[j][z] = min(dist[j][z], dist[j][i] + dist[i][z]);
			}
		}
	}

	long long sum = 0;
	for (int i = 0; i < n; i++) {//累加
		for (int j = 0; j < n; j++) {
			sum += dist[i][j];
		}
	}
	if (sum >= 0 && sum <= q) {//溢出判断 && 达标
		ans = day;
		return true;
	}
	else return false;
}

void bin_search() {//二分
	int left = -1, right = max_n * max_l + 1;
	while (left + 1 != right) {
		int middle = (left + right) / 2;
		if (floyd(middle)) {
			right = middle;
		}
		else {
			left = middle;
		}
	}
}

int main() {
	cin >> n >> q;
	for (int i = 0; i < n; i++)
		for (int j = 0; j < n; j++)
			cin >> map[i][j];
	for (int i = 0; i < n; i++)
		for (int j = 0; j < n; j++)
			cin >> limit[i][j];

	bin_search();
	cout << ans;
	return 0;
}

跑步(C++,01背包方案数,DP)

题目描述

路人甲准备跑 n n n 圈来锻炼自己的身体,他准备分多次( > 1 \gt1 >1)跑完,每次都跑正整数圈,然后休息下再继续跑。

为了有效地提高自己的体能,他决定每次跑的圈数都必须比上次跑的多。

可以假设他刚开始跑了 0 0 0 圈,那么请问他可以有多少种跑完这 n n n 圈的方案?

输入格式

一行一个整数,代表 n n n

输出格式

一个整数表示跑完这 n n n 圈的方案数。

样例 #1

样例输入 #1

212

样例输出 #1

995645335

提示

数据规模与约定

对于 100 % 100\% 100% 的数据,保证 5 ≤ n ≤ 500 5\le n\le 500 5n500

解题思路:

首先,这是一道01背包求方案数问题,接下来说明为什么

1)可以把要跑的圈数 n n n看作背包容量

2)可以把 1 1 1~ n n n圈看作 n n n个不同体积的物品

3)由于要跑的圈数必须一次多于一次,所以对于每个物品,只有选和不选两种情况

那么如何解决01背包求方案数问题呢?

我们先从**最简单的dfs**开始

int dfs(int w, int n) {//w为当前物品,n为背包容量
	if (n == 0) return 1;//找到方案
	if (w == 0) return 0;//未找到

	if (n >= w) return dfs(w - 1, n - w) + dfs(w - 1, n);//选 + 不选
	else return dfs(w - 1, n);//不选
}

思路是不是很简单?但是效率也很感人,所以我们需要进行优化

最容易想到的就是记忆了:wn一定,dfs(w, n)一定

int mem[max_n + 1][max_n + 1] = {0};//记忆

int dfs(int w, int n) {//w为当前物品,n为背包容量
	if (n == 0) return 1;//找到方案
	if (w == 0) return 0;//未找到

	if (mem[w][n]) return mem[w][n];//记忆
	if (n >= w) return mem[w][n] = (dfs(w - 1, n - w) + dfs(w - 1, n));//选 + 不选
	else return mem[w][n] = dfs(w - 1, n);//不选
}

当然,优化力度还是不够

注意到这个问题存在最优子结构,所以我们可以动态规划

for (int i = 0; i <= n; i++) mem[i][0] = 1;//初始化
for (int i = 1; i <= n; i++) {//i号物品
	for (int j = 1; j <= n; j++) {//j背包容量
		if (j >= i) mem[i][j] = mem[i - 1][j] + mem[i - 1][j - i];
		else mem[i][j] = mem[i - 1][j];
	}
}

现在时间上已经可以通过了,接下里进行空间优化

背包问题的空间优化自然少不了滚动数组

注意到j < i时,有mem[i][j] = mem[i - 1][j],所以可以不修改直接合并为一行

注意到j >= i时,有mem[i][j] = mem[i - 1][j] + mem[i - 1][j - i],即同列的上一行元素+同行左侧元素

故循环式可以修改为

for (int i = 1; i <= n; i++)
	for (int j = n; j >= i j--)
		mem[j] += mem[j - i];

至此,01背包求方案数问题解决了,AC代码如下

还有一件事,十年OI一场空,不开long long见祖宗,记得要防止溢出qwq

#include <iostream>
using namespace std;
const int max_n = 500;

long long mem[max_n + 1] = { 0 };//记忆

int main() {
	mem[0] = 1;//初始化
	int n;
	cin >> n;
	for (int i = 1; i <= n; i++)
		for (int j = n; j >= i; j--)
			mem[j] += mem[j - i];
	cout << mem[n] - 1;
	return 0;
}

(为什么要cout << mem[n] - 1;?记得回去看一眼题目哦)

遗址(C++,搜索)

题目描述

很久很久以前有一座寺庙,从上往下看寺庙的形状正好是一个正方形,由 4 4 4 个角上竖立的圆柱搭建而成。现在圆柱都倒塌了,只在地上留下圆形的痕迹,可是现在地上有很多这样的痕迹,专家说一定是最大的那个。

写一个程序,给出圆柱的坐标,找出由 4 4 4 个圆柱构成的最大的正方形,因为这就是寺庙的位置,要求计算出最大的面积。注意正方形的边不一定平行于坐标轴。

例如图有 10 10 10 根柱子,其中 ( 4 , 2 ) , ( 5 , 2 ) , ( 5 , 3 ) , ( 4 , 3 ) (4,2),(5,2),(5,3),(4,3) (4,2),(5,2),(5,3),(4,3) 可以形成一个正方形, ( 1 , 1 ) , ( 4 , 0 ) , ( 5 , 3 ) , ( 2 , 4 ) (1,1),(4,0),(5,3),(2,4) (1,1),(4,0),(5,3),(2,4) 也可以,后者是其中最大的,面积为 10 10 10

输入格式

第一行包含一个 N ( 1 ≤ N ≤ 3000 ) N(1\leq N\leq 3000) N(1N3000),表示柱子的数量。

接下来 N N N 行,每行有两个空格隔开的整数表示柱子的坐标(坐标值在 0 0 0 5000 5000 5000 之间),柱子的位置互不相同。

输出格式

如果存在正方形,输出最大的面积,否则输出 0 0 0

样例 #1

样例输入 #1

10
 9 4
 4 3
 1 1
 4 2
 2 4
 5 8
 4 0
 5 3
 0 5
 5 2

样例输出 #1

10

提示

【数据范围】

30 % 30\% 30% 满足: 1 ≤ N ≤ 100 1\leq N \leq100 1N100

60 % 60\% 60% 满足: 1 ≤ N ≤ 500 1\leq N \leq500 1N500

100 % 100\% 100% 满足: 1 ≤ N ≤ 3000 1\leq N \leq3000 1N3000

解题思路:

思路很简单:枚举每一个正方形,找出其中 S S S最大的

问题在于如何枚举每一个正方形

我们可以通过两个点来确认一个正方形

原理:正方形任意一条边的两个端点的横坐标之差、纵坐标之差均相等

在这里插入图片描述
AC代码如下

#include <iostream>
using namespace std;
const int max_x = 5000;
const int max_y = 5000;
const int max_n = 3000;

bool map[max_x * 2 + 1][max_y * 2 + 1] = { false };//存图
struct node { int x, y; }nodes[max_n + 1];//枚举节点
long long ans = 0;

long long calc_S(node n_1, node n_2) {//计算面积
	return (long long)((n_1.x - n_2.x) * (n_1.x - n_2.x)) +
		(long long)((n_1.y - n_2.y) * (n_1.y - n_2.y));
}

void search_max(const int n) {
	for (int i = 1; i <= n; i++) {//枚举正方形
		for (int j = 1; j <= n; j++) {
			int x_1 = nodes[i].x, y_1 = nodes[i].y;
			int x_2 = nodes[j].x, y_2 = nodes[j].y;
			int t_1 = x_1 - x_2, t_2 = y_1 - y_2;
			if (x_1 + t_2 < 0 || y_1 - t_1 < 0 || x_2 + t_2 < 0 || y_2 - t_1 < 0) continue;//越界判断
			if (map[x_1][y_1] && map[x_2][y_2] && map[x_1 + t_2][y_1 - t_1] && map[x_2 + t_2][y_2 - t_1])
				ans = max(ans, calc_S(nodes[i], nodes[j]));
		}
	}
}

int main() {
	int n, x, y;
	cin >> n;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {//存图
		cin >> x >> y;
		nodes[i].x = x; nodes[i].y = y;
		map[x][y] = true;
	}
	search_max(n);
	cout << ans;
	return 0;
}

注:1)图需要开大一些,防止正越界

2)枚举正方形时需要加上判断,防止负越界

3)计算面积无需开根号,勾股定理结果为边长的平方(即为 S S S

4)计算结果需要是long long数据类型

[蓝桥杯 2021 省 AB] 砝码称重(C++,01背包可行性)

题目描述

你有一架天平和 N N N 个砝码, 这 N N N 个砝码重量依次是 W 1 , W 2 , ⋯   , W N W_{1}, W_{2}, \cdots, W_{N} W1,W2,,WN 。 请你计算一共可以称出多少种不同的重量?

注意砝码可以放在天平两边。

输入格式

输入的第一行包含一个整数 N N N

第二行包含 N N N 个整数: W 1 , W 2 , W 3 , ⋯   , W N W_{1}, W_{2}, W_{3}, \cdots, W_{N} W1,W2,W3,,WN

输出格式

输出一个整数代表答案。

样例 #1

样例输入 #1

3
1 4 6

样例输出 #1

10

提示

【样例说明】

能称出的 10 种重量是: 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 9 、 10 、 11 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 9 、 10 、 11 123456791011

1 = 1 2 = 6 − 4 (  天平一边放  6 ,  另一边放 4)  3 = 4 − 1 4 = 4 5 = 6 − 1 6 = 6 7 = 1 + 6 9 = 4 + 6 − 1 10 = 4 + 6 11 = 1 + 4 + 6 \begin{aligned} &1=1 \\ &2=6-4(\text { 天平一边放 } 6, \text { 另一边放 4) } \\ &3=4-1 \\ &4=4 \\ &5=6-1 \\ &6=6 \\ &7=1+6 \\ &9=4+6-1 \\ &10=4+6 \\ &11=1+4+6 \end{aligned} 1=12=64( 天平一边放 6, 另一边放 4) 3=414=45=616=67=1+69=4+6110=4+611=1+4+6

【评测用例规模与约定】

对于 50 % 50 \% 50% 的评测用例, 1 ≤ N ≤ 15 1 \leq N \leq 15 1N15

对于所有评测用例, 1 ≤ N ≤ 100 , N 1 \leq N \leq 100, N 1N100,N 个砝码总重不超过 1 0 5 10^5 105

蓝桥杯 2021 第一轮省赛 A 组 F 题(B 组 G 题)。

解题思路:

对于任意一个砝码,有三种情况:

1)不放

2)放左侧(与物品同侧)

3)放右侧(与物品异侧)

我们从n号砝码开始,遍历每一种情况,也就是暴力搜索DFS

void dfs(int i, int sum) {//前i号物品
	if (i == 0) {
		if (sum > 0) {
			if (!book[sum]) {
				ans++;
				book[sum] = true;
			}
		}
		return;
	}

	dfs(i - 1, sum);//不选
	dfs(i - 1, sum - w[i]);//选,左侧
	dfs(i - 1, sum + w[i]);//选,右侧
}

接下来进行时间优化,最容易想到的是记忆

记忆策略:isum相同,停止搜索直接return(剪枝)

因为sum < 0会发生数组越界,所以初始调用dfs(n, max_w)加上一个偏移量即可

void dfs(int i, int sum) {//前i号物品
	if (book[i][sum]) return;
	book[i][sum] = true;

	if (i == 0) {
		if (sum > max_w) ans++;
		return;
	}

	dfs(i - 1, sum);//不选
	dfs(i - 1, sum - w[i]);//选,左侧
	dfs(i - 1, sum + w[i]);//选,右侧
}

对于本题的数据,加上记忆之后的代码已经够用了,但是我们仍可以进一步优化

方法仍然是背包问题中常见的动态规划

但从当前写出来的DFS是看不出如何动态规划的,所以我们修改一下,尝试理解下面的代码

void dfs(int i, int sum) {//前i号物品
	book[sum] = true;
	if (i == 0) return;

	dfs(i - 1, sum);//不选
	dfs(i - 1, sum - w[i]);//选,左侧
	dfs(i - 1, sum + w[i]);//选,右侧
}

最后输出答案的步骤如下

dfs(n, sum);
for (int i = sum + 1; i <= 2 * sum; i++) ans += book[i];
cout << ans;

并不难懂吧qwq

那么接下来所谓的动态规划,其实就是把没有返回后操作的递归,变成循环而已

/* 大多数没有返回后操作的递归,都可以转化为循环的形式 */

book[0][sum] = true;//初始化
for (int i = 1; i <= n; i++) {
	for (int j = 0; j <= 2 * sum; j++) {
		if (book[i - 1][j]) book[i][j] = true;//不选
		else if (j - w[i] >= 0 && book[i - 1][j - w[i]]) book[i][j] = true;//选,右侧
		else if (j + w[i] <= 2 * sum && book[i - 1][j + w[i]]) book[i][j] = true;//选,左侧
	}
}

要注意到动态规划的状态转移方向与递归是相反的

然后还可以把循环主体的部分的分支结构改为顺序结构,进一步提升效率

for (int i = 1; i <= n; i++) {
	for (int j = 0; j <= 2 * sum; j++) {
		book[i % 2][j] = (book[(i - 1) % 2][j]) || //不选
			(j - w[i] >= 0 && book[(i - 1) % 2][j - w[i]]) || //选,左侧
			(j + w[i] <= 2 * sum && book[(i - 1) % 2][j + w[i]]);//选,右侧
	}
}

接下来,就是背包问题中很常见的滚动数组了,利用i % 2的性质把数组压缩到二维

AC代码如下

//01背包可行性
#include <iostream>
using namespace std;
const int max_n = 100;
const int max_w = 1e5;

int w[max_n + 1] = { 0 };//砝码
bool book[2][2 * max_w + 1] = { false };//滚动数组
int ans = 0;

int main() {
	int n, sum = 0;
	cin >> n;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		cin >> w[i];
		sum += w[i];
	}
	book[0][sum] = true;//初始化
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		for (int j = 0; j <= 2 * sum; j++) {
			book[i % 2][j] = (book[(i - 1) % 2][j]) || //不选
				(j - w[i] >= 0 && book[(i - 1) % 2][j - w[i]]) || //选,左侧
				(j + w[i] <= 2 * sum && book[(i - 1) % 2][j + w[i]]);//选,右侧
		}
	}

	for (int i = sum + 1; i <= 2 * sum; i++) ans += book[n % 2][i];
	cout << ans;
	return 0;
}

这样就从递归时的 132 132 132ms -> 动态规划时的 88 88 88ms

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