Codeforces 453B Little Pony and Harmony Chest：状压dp【记录转移路径】

题目链接：http://codeforces.com/problemset/problem/453/B

题意：

　　给你一个长度为n的数列a，让你构造一个长度为n的数列b。

　　在保证b中任意两数gcd都为1的情况下，使得 ∑|a[i]-b[i]|最小。

　　让你输出构造的数列b。

　　(1<=n<=100, 1<=a[i]<=30)

 

题解：

　　因为1<=a[i]<=30，所以有1<=b[i]<=60，此时才有可能最优。

　　因为b中任意两数gcd为1，所以对于一个质因子p[i]只会在一个b[i]中用到。

　　所以先处理出1到60这些数所要用到的质因子，状压存在数组f[i]中，第i位为1表示要用到质因子p[i]。

　　另外，这题中59这个质因子是用不到的。

　　因为它能构成的60以内的数只有59，然而对于最大的a[i]=30来说，b[i]选59和选1是等效的。

　　这样就只剩16个质因子了。否则用17个会被卡时间和空间。

 

　　然后开始状压dp。

　　表示状态：

　　　　dp[i][state] = min value

　　　　表示该构造b[i]了，质因子的状态为state，此时原式的最小值。

　　如何转移：

　　　　dp[i+1][state|(1<<j)] = min dp[i][state] + |a[i]-j|

　　　　枚举当前b[i]选了j，然后转移。

　　边界条件：

　　　　dp[0][0] = 0

　　　　ohters = INF

　　　　改构造b[0]了，此时一个质因子还没用过，原式初始为0。

　　找出答案：

　　　　枚举质因子状态state，显然最小的dp[n][state]为答案。

 

　　然而现在只是知道了原式能达到的最小值，并不知道构造出的b数列。

　　所以在转移的时候要记录下转移路径。

　　新开两个数组：

　　　　sel[i][state]：表示从上一步转移到这一步时，b[i-1]选了哪个数字

　　　　sta[i][state]：若状态(i,state)是由(i-1,pre)转移而来的，则sta[i][state]为pre的值。

　　所以每次转移的时候将路径和所选的数记录下来：

　　　　if(dp[i][state]+d < dp[i+1][nex])

　　　　{

　　　　　　dp[i+1][nex]=dp[i][state]+d;

　　　　　　sel[i+1][nex]=j;

　　　　　　sta[i+1][nex]=state;

　　　　}

　　然后从最终答案的那一步，一直往前一个状态跳，就能找出构造的b数列了。

 

AC Code:

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stack>
#define MAX_N 105
#define MAX_P 20
#define MAX_D 65
#define MAX_S ((1<<16)+50)
#define INF 1000000000

using namespace std;

const int p[]={2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53};

int n;
int a[MAX_N];
int dp[MAX_N][MAX_S];
int sel[MAX_N][MAX_S];
int sta[MAX_N][MAX_S];
int f[MAX_D];

inline int abs(int x)
{
    return x>0 ? x : -x;
}

int get_f(int x)
{
    int state=0;
    for(int i=0;i<16;i++)
    {
        while(x%p[i]==0)
        {
            x/=p[i];
            state|=(1<<i);
        }
    }
    return state;
}

void cal_f()
{
    for(int i=1;i<=60;i++)
    {
        f[i]=get_f(i);
    }
}

void cal_dp()
{
    memset(dp,0x3f,sizeof(dp));
    dp[0][0]=0;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        for(int state=0;state<(1<<16);state++)
        {
            if(dp[i][state]<INF)
            {
                for(int j=1;j<=60;j++)
                {
                    if(!(state&f[j]))
                    {
                        int nex=(state|f[j]);
                        int d=abs(a[i]-j);
                        if(dp[i][state]+d<dp[i+1][nex])
                        {
                            dp[i+1][nex]=dp[i][state]+d;
                            sel[i+1][nex]=j;
                            sta[i+1][nex]=state;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    int ans=INF;
    int now;
    for(int state=0;state<(1<<16);state++)
    {
        if(dp[n][state]<ans)
        {
            ans=dp[n][state];
            now=state;
        }
    }
    stack<int> stk;
    for(int i=n;i>=1;i--)
    {
        stk.push(sel[i][now]);
        now=sta[i][now];
    }
    while(!stk.empty())
    {
        cout<<stk.top()<<" ";
        stk.pop();
    }
    cout<<endl;
}

int main()
{
    cin>>n;
    for(int i=0;i<n;i++) cin>>a[i];
    cal_f();
    cal_dp();
}