背包问题(位运算优化、bitset)

news2024/12/23 13:08:09

3180. 执行操作可获得的最大总奖励|

. - 力扣(LeetCode)

给你一个整数数组 rewardValues,长度为 n,代表奖励的值。

最初,你的总奖励 x 为 0,所有下标都是 未标记 的。你可以执行以下操作 任意次 

  • 从区间 [0, n - 1] 中选择一个 未标记 的下标 i
  • 如果 rewardValues[i] 大于 你当前的总奖励 x,则将 rewardValues[i] 加到 x 上(即 x = x + rewardValues[i]),并 标记 下标 i

以整数形式返回执行最优操作能够获得的 最大 总奖励。

示例 1:

输入:rewardValues = [1,1,3,3]

输出:4

解释:

依次标记下标 0 和 2,总奖励为 4,这是可获得的最大值。

示例 2:

输入:rewardValues = [1,6,4,3,2]

输出:11

解释:

依次标记下标 0、2 和 1。总奖励为 11,这是可获得的最大值。

提示:

  • 1 <= rewardValues.length <= 2000
  • 1 <= rewardValues[i] <= 2000

这道题需要转变一下思路,因为一般来讲传统的动态规划呢都是直接计算出答案,这道题呢如果直接计算答案你会发现非常难写,那么我们就换一种思路,计算可达的状态。

还是按照背包问题的思路分为选或不选

不选的话就是dp[i][j] = dp[i - 1][j]

选的话要考虑清楚,首先 j 肯定要先大于reward,sum = j - reward,需要保证reward > sum,就推出了j < 2 * reward,至此动态转移方程就出来了

dp[i][j] = dp[i - 1][j]

if(j >= reward && j < 2 * reward) dp[i][j] = dp[i][j - reward] + reward

代码

class Solution {
    static const int N = 2e3 + 10,M = 4e3 + 10;
    bool dp[N][M];
public:
    int maxTotalReward(vector<int>& rewardValues) {
        int n = rewardValues.size();
        if(n == 1) return rewardValues[0];

        sort(rewardValues.begin(),rewardValues.end());
        int v = rewardValues[n - 1] * 2;
        dp[0][0] = true;
        for(int i = 0;i < n;i ++){
            for(int j = v;j >= 0;j --){
                dp[i + 1][j] = dp[i][j];
                if(j >= rewardValues[i] && j < 2 * rewardValues[i]){
                    dp[i + 1][j] = (dp[i + 1][j] || dp[i][j - rewardValues[i]]);
                }
            }
        }
        int res = 0;
        for(int j = 0;j <= v;j ++){
            if(dp[n][j]) res = max(res,j); 
        }
        return res;
    }
};

至于优化到一维dp的话就很简单了

class Solution {
    static const int N = 2e3 + 10,M = 4e3 + 10;
    bool dp[M];
public:
    int maxTotalReward(vector<int>& rewardValues) {
        int n = rewardValues.size();
        if(n == 1) return rewardValues[0];

        sort(rewardValues.begin(),rewardValues.end());
        int v = rewardValues[n - 1] * 2;
        dp[0] = true;
        for(int i = 0;i < n;i ++){
            for(int j = v;j >= 0;j --){
                if(j >= rewardValues[i] && j < 2 * rewardValues[i]){
                    dp[j] = (dp[j] || dp[j - rewardValues[i]]);
                }
            }
        }
        int res = 0;
        for(int j = 0;j <= v;j ++){
            if(dp[j]) res = max(res,j); 
        }
        return res;
    }
};

3181. 执行操作可获得的最大总奖励| |

 

. - 力扣(LeetCode)

给你一个整数数组 rewardValues,长度为 n,代表奖励的值。

最初,你的总奖励 x 为 0,所有下标都是 未标记 的。你可以执行以下操作 任意次 

  • 从区间 [0, n - 1] 中选择一个 未标记 的下标 i
  • 如果 rewardValues[i] 大于 你当前的总奖励 x,则将 rewardValues[i] 加到 x 上(即 x = x + rewardValues[i]),并 标记 下标 i

以整数形式返回执行最优操作能够获得的 最大 总奖励。

示例 1:

输入:rewardValues = [1,1,3,3]

输出:4

解释:

依次标记下标 0 和 2,总奖励为 4,这是可获得的最大值。

示例 2:

输入:rewardValues = [1,6,4,3,2]

输出:11

解释:

依次标记下标 0、2 和 1。总奖励为 11,这是可获得的最大值。

提示:

  • 1 <= rewardValues.length <= 5 * 10^4
  • 1 <= rewardValues[i] <= 5 * 10^4

那如果数据范围变大了,需要怎么考虑优化呢?首先我们已经推理出来了,在i >= reward && i < 2 * reward的条件下:dp[i] = dp[i] | dp[i - reward]

那么如果一个个去枚举在这种打范围的数据下会超时,考虑用每次计算得到的所有可达状态得到下一个可达状态。

就比如初始的时候可达状态一定是00000....1,因为当i == 0的时候一定可达。那如果第一个reward是3,那么首先考虑条件i >= reward && i < 2 * reward。

这里呢比较难想,在转换到二进制表示状态之后如何判断条件呢?

其实我们只需要看他是否会越界即可,怎么理解呢就比如我当前状态是00111表是0、1、2可达,那么如果当前reward = 3,我们把当前状态左移size = 5 - 3位在移回来,就变成了00011这样的话就已经去掉了状态3,因为状态3加2之后达到了5违反了:rewardValues[i] 大于 你当前的总奖励 x

这样的话呢就很清楚了,在条件判断完之后将当前状态左移reward位然后于原状态|一下即可

(位运算的相关介绍位运算(&、^、补码、lowbit操作)-CSDN博客)

就得到了dp[i] = dp[i] | dp[i - reward]

代码

class Solution {
public:
    int maxTotalReward(vector<int>& rewardValues) {
        int n = rewardValues.size();
        if(n == 1) return rewardValues[0];

        sort(rewardValues.begin(),rewardValues.end());
        rewardValues.erase(unique(rewardValues.begin(),rewardValues.end()),rewardValues.end());

        bitset<100000> f{1};
        for(int i = 0;i < n;i ++){
            int v = rewardValues[i];
            int d = f.size() - v;
            f |= f << d >> d << v;
        }

        for(int i = rewardValues[n - 1] * 2 - 1;i >= 0;i --){
            if(f.test(i)) return i;
        }

        return 0;
    }
};

加油

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