描述:
在一个圆形操场的四周摆放着n 堆石子。现要将石子有次序地合并成一堆。
规定每次只能选相邻的2 堆石子合并成新的一堆,并将新的一堆石子数记为该次合并的得分。
试设计一个算法,计算出将n堆石子合并成一堆的最小得分和最大得分。

       

      开始以为通过贪心算法可能很快解决问题,可是是行不通的。

      首先我们可以把这么堆石子看成一列

      我们假如5堆的石子,其中石子数分别为7,6,5,7,100

      •按照贪心法,合并的过程如下:
        每次合并得分
        第一次合并  7  6   5   7    100   =11
      第二次合并  7   11     7   100=18
      第三次合并  18    7    100 =25
        第四次合并   25   100 =125

        总得分=11+18+25+125=179

       •另一种合并方案

        每次合并得分
     第一次合并  7  6   5   7    100   ->13
         第二次合并  13   5     7   100->12
         第三次合并  13    12    100 ->25
         第四次合并   25   100 ->125

         总得分=13+12+25+125=175

         显然利用贪心来做是错误的,贪心算法在子过程中得出的解只是局部最优,而不能保证使得全局的值最优。

    

         如果N1次合并的全局最优解包含了每一次合并的子问题的最优解,那么经这样的N1次合并后的得分总和必然是最优的。

     因此我们需要通过动态规划算法来求出最优解。

 

         在此我们假设有n堆石子,一字排开,合并相邻两堆的石子,每合并两堆石子得到一个分数,最终合并后总分数最少的。

   我们设m(i,j)定义为第i堆石子到第j堆石子合并后的最少总分数。a(i)为第i堆石子得石子数量。

   当合并的石子堆为1堆时,很明显m(i,i)的分数为0;

     当合并的石子堆为2堆时,m(i,i+1)的分数为a(i)+a(i+1);

     当合并的石子堆为3堆时,m(i,i+2)的分数为MIN((m(i,i)+m(i+1,i+2)+sum(i,i+2)),(m(i,i+1)+m(i+2,i+2)+sum(i,i+2));

   当合并的石子堆为4堆时......

 

        代码实现如下:

 

1 #include<stdio.h>
2  #define N 100
3  /*
4 *求合并过程中
5 *最少合并堆数目
6 **/
7  int MatrixChain_min(int p[N],int n)
8 {
9 //定义二维数组m[i][j]来记录i到j的合并过成中最少石子数目
10 //此处赋值为-1
11  
12 int m[N][N];
13 for(int x=1;x<=n;x++)
14 for(int z=1;z<=n;z++)
15 {
16 m[x][z]=-1;
17 }
18
19 int min=0;
20
21 //当一个单独合并时,m[i][i]设为0,表示没有石子
22   for(int g = 1;g<=n;g++) m[g][g]=0;
23
24 //当相邻的两堆石子合并时,此时的m很容易可以看出是两者之和
25   for(int i=1;i<=n-1;i++)
26 {
27 int j=i+1;
28 m[i][j]=p[i]+p[j];
29 }
30
31 //当相邻的3堆以及到最后的n堆时,执行以下循环
32 for(int r=3; r<=n;r++)
33 for(int i=1;i<=n-r+1;i++)
34 {
35 int j = i+r-1; //j总是距离i r-1的距离
36 int sum=0;
37 //当i到j堆石子合并时最后里面的石子数求和得sum
38 for(int b=i;b<=j;b++)
39 sum+=p[b];
40
41 // 此时m[i][j]为i~j堆石子间以m[i][i]+m[i+1][j]+sum结果,这是其中一种可能,不一定是最优
42 //要与下面的情况相比较,唉,太详细了
43
44 m[i][j] = m[i+1][j]+sum;
45
46 //除上面一种组合情况外的其他组合情况
47 for(int k=i+1;k<j;k++)
48 {
49 int t=m[i][k]+m[k+1][j]+sum;
50 if(t<m[i][j])
51 m[i][j] = t;
52
53 }
54 }
55 //最终得到最优解
56 min=m[1][n];
57 return min;
58
59
60 }
61
62 /*
63 *求合并过程中
64 *最多合并堆数目
65 **/
66
67 int MatrixChain_max(int p[N],int n)
68 {
69 int m[N][N];
70 for(int x=1;x<=n;x++)
71 for(int z=1;z<=n;z++)
72 {
73 m[x][z]=-1;
74 }
75
76
77 int max=0;
78 //一个独自组合时
79 for(int g = 1;g<=n;g++) m[g][g]=0;
80 //两个两两组合时
81 for(int i=1;i<=n-1;i++)
82 {
83 int j=i+1;
84 m[i][j]=p[i]+p[j];
85 }
86
87 for(int r=3; r<=n;r++)
88 for(int i=1;i<=n-r+1;i++)
89 {
90 int j = i+r-1;
91 int sum=0;
92 for(int b=i;b<=j;b++)
93 sum+=p[b];
94 m[i][j] = m[i+1][j]+sum;
95
96 for(int k=i+1;k<j;k++)
97 {
98 int t=m[i][k]+m[k+1][j]+sum;
99 if(t>m[i][j])
100 m[i][j] = t;
101
102 }
103 }
104
105 max=m[1][n];
106 return max;
107
108
109 }
110 int main()
111 {
112 int stone[N];
113 int min=0;
114 int max=0;
115 int n;
116 scanf("%d",&n);
117 for(int i=1;i<=n;i++)
118 scanf("%d",&stone[i]);
119
120 min= MatrixChain_min(stone,n);
121 max= MatrixChain_max(stone,n);
122
123 //因为题目要求圆的原因,要把所有情况都要考虑到,总共有n种情况。
124 for(int j=1;j<=n-1;j++)
125 {
126 int min_cache=0;
127 int max_cache=0;
128 int cache= stone[1];
129 for(int k=2;k<=n;k++)
130 {
131 stone[k-1]=stone[k];
132 }
133 stone[n]=cache;
134 min_cache= MatrixChain_min(stone,n);
135 max_cache= MatrixChain_max(stone,n);
136 if(min_cache<min)
137 min=min_cache;
138 if(max_cache>max)
139 max=max_cache;
140 }
141
142 printf("%d\n",min);
143 printf("%d\n",max);
144
145 return 1;
146
147 }

 

 

 

posted on 2010-12-05 10:32  KuSiuloong  阅读(36746)  评论(5编辑  收藏  举报