dp[2019.5.25]
1、实例计算(写出计算过程):
1)对维数为序列<5, 10, 3, 12, 5, 50, 6>的各矩阵,找出其矩阵链乘积的一个最优加全部括号。
这是一个矩阵连乘问题,基本知识可以参考:
就本题分析如下:
用递推公式
m[i][j]表示为:
i=j时,m[i][j]填0;i>j时,m[i][j]为空;i>j时,求min。
后一级基于前一级dp出的最优解(每一级即与对角线平行的线)
i\j 1 2 3 4 5 6
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
----------------------------------------------
i=1,j=2:m[1][2]=min{0+0+5×10×3}=150;
i=2,j=3:m[2][3]=min{0+0+10×3×12}=360;
i=3,j=4:m[3][4]=min{0+0+3×12×5}=180;
i=4,j=5:m[4][5]=min{0+0+12×5×50}=3000;
i=5,j=6:m[5][6]=min{0+0+5×50×6}=1500;
i\j 1 2 3 4 5 6
1 0 150
2 0 360
3 0 180
4 0 3000
5 0 1500
6 0
------------------------------------------------
i=1,j=3:
m[1][3]
=min{m[1][1]+m[2][3]+p0p1p3,m[1][2]+m[3][3]+p0p2p3} //m[2][3]和m[1][2]就用前一级的360和150
=min{0+360+5×10×12,150+0+5×3×12}
=330;
i=2,j=4:
m[2][4]
=min{m[2][2]+m[3][4]+p1p2p4,m[2][3]+m[4][4]+p1p3p4} //m[3][4]和m[2][3]就用前一级的180和360
=min{0+180+10×3×5,360+0+10×12×5}
=330;
i=3,j=5:
m[3][5]
=min{m[3][3]+m[4][5]+p2p3p5,m[3][4]+m[5][5]+p2p4p5}//m[4][5]和m[3][4]就用前一级的3000和180
=min{0+3000+3×12×5,180+0+3×5×50}
=930;
i=4,j=6:
m[4][6]
=min{m[4][4]+m[5][6]+p3p4p6,m[4][5]+m[6][6]+p3p5p6}//m[5][6]和m[4][5]就用前一级的1500和3000
=min{0+1500+12×5×6,3000+0+12×50×6}
=1860;
i\j 1 2 3 4 5 6
1 0 150 330
2 0 360 330
3 0 180 930
4 0 3000 1860
5 0 1500
6 0
----------------------------------------------------------
i=1,j=4:
m[1][4]
=min{m[1][1]+m[2][4]+p0p1p4,m[1][2]+m[3][4]+p0p2p4,m[1][3]+m[4][4]+p0p3p4}
=min{0+330+5×10×5,150+180+5×3×5,330+0+5×12×5}
=min{580,405,630}
=405
i=2,j=5:
m[2][5]
=min{m[2][2]+m[3][5]+p1p2p5,m[2][3]+m[4][5]+p1p3p5,m[2][4]+m[5][5]+p1p4p5}
=min{0+930+10×3×50,360+3000+10×12×50,330+0+10×5×50}
=min{2430,9360,2830}
=2430
i=3,j=6:
m[3][6]
=min{m[3][3]+m[4][6]+p2p3p6,m[3][4]+m[5][6]+p2p4p6,m[3][5]+m[6][6]+p2p5p6}
=min{0+1860+3×12×6,180+1500+3×5×6,930+0+3×50×6
=min{2076,1770,1830}
=1770
i\j 1 2 3 4 5 6
1 0 150 330 405
2 0 360 330 2430
3 0 180 930 1770
4 0 3000 1860
5 0 1500
6 0
----------------------------------------------------------
i=1,j=5:
m[1][5]
=min{m[1][1]+m[2][5]+p0p1p5,m[1][2]+m[3][5]+p0p2p5,
m[1][3]+m[4][5]+p0p3p5,m[1][4]+m[5][5]+p0p4p5}
=min{0+2430+5×10×50,150+930+5×3×50,330+3000+5×12×50,405+0+5×5×50}
=min{4930,1830,6330,1655}
=1655
i=2,j=6:
m[2][6]
=min{m[2][2]+m[3][6]+p1p2p6,m[2][3]+m[4][6]+p1p3p6,
m[2][4]+m[5][6]+p1p4p6,m[2][5]+m[6][6]+p1p5p6}
=min{0+1770+10×3×6,360+3000+10×12×6,330+1500+10×5×6,2430+0+10×50×6}
=min{,4080,2130,5430}
=1950
i\j 1 2 3 4 5 6
1 0 150 330 405 1655
2 0 360 330 2430 1950
3 0 180 930 1770
4 0 3000 1860
5 0 1500
6 0
----------------------------------------------------------
终于到最后了,只要求出m[1][6]就可以了!
m[1][6]
=min{m[1][1]+m[2][6]+p0p1p6,m[1][2]+m[3][6]+p0p2p6,
m[1][3]+m[4][6]+p0p3p6,m[1][4]+m[5][6]+p0p4p6,m[1][5]+m[6][6]+p0p5p6}
=min{0+1950+5×10×6,150+1770+5×3×6,
330+1860+5×12×6,405+1500+5×5×6,1655+0+5×50×6}
=min{2250,2010,2550,2055,3155}
=2010
所以矩阵连乘的最小值m[1][6]=2010
此时,
m[1][6]=m[1][2]+m[3][6]+p0p2p6
m[3][6]= m[3][4]+m[5][6]+p2p4p6
画的括号为:(A1A2) ( (A3A4) (A5A6) )
核心代码:
void matrixChain(int p[],int m[][],int s[][]) //p用来记录矩阵,m[i][j]表示第i个矩阵到第j个矩阵的最优解,s[][]记录从哪里断开可以得到最优解 { int n=len-1; for(int i=1; i<=n; i++)//初始化数组 m[i][j]=0; for(int r=2; r<=n; r++)//对角线循环 { for(int i=1; i<=n-r+1; i++) //行循环 { int j=i+r-1;//列的控制 m[i][j]=m[i+1][j]+p[i-1]*p[i]*p[j];//找m[i][j]的最小值,初始化使k=i; s[i][j]=i; for(int k=i+1; k<j; k++) { int t=m[i][k]+m[k+1][j]+p[i-1]*p[k]*p[j]; if(t<m[i][j]) { s[i][j]=k;//在k位置断开得到最优解 m[i][j]=t; } } } } }
2)确定<1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1>和<0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0>的一个最长公共子序列LCS。
板子题,直接套之前写的那篇:https://www.cnblogs.com/fangxiaoqi/p/10915451.html
#include<bits/stdc++.h> #define MAX 5005 using namespace std; int f[MAX][MAX]; string s,t; int main(){ while(cin>>s>>t){ for(int i=1;i<=s.length();i++) for(int j=1;j<=t.length();j++){ f[i][j]=max(f[i-1][j],f[i][j-1]); if(s[i-1]==t[j-1]) f[i][j]=max(f[i][j],f[i-1][j-1]+1); } cout<<f[s.length()][t.length()]<<endl; } return 0; }
2、算法设计
1)问题:有n个物品,第i个物品价值为vi,重量为wi,其中vi和wi均为非负数,背包的容量为W,W为非负数。现需要考虑如何选择装入背包的物品,使装入背包的物品总价值最大。
用dp解背包
假定一组数据:
vi 4 5 10 11 13
wi 3 4 7 8 9
① 分析最优解的结构
如果背包最优解中有物品n,xn=1,那么x1----x(n-1)就是这n-1个子问题在容量W-wn时的最优解。如果背包最优解中无n,xn=0,那么x1-----x(n-1)一定构成这n-1个子问题在W时的最优解。
② 建立递归关系
设m[i,w]为背包容量w时i个物品导致的最优解的总价值,根据递归关系导出状态转移方程:
If i>0&&wi<=w
m[I,w]=max{m[i-1,w-wi]+vi,m[i-1,w]}
else
m[I,w]=m[i-1,w]
③ 计算最优值
最优值就是m[i,w],对应的放置内容从后向前逐级递归。
2)一个序列有N个数:A[1],A[2],…,A[N],求出最长上升子序列的长度(LIS:longest increasing subsequence)。例如,对于序列(1, 7, 3, 5, 9, 4, 8),有它的一些上升子序列,如(1, 7), (3, 5, 9) , (3, 4, 8)等等。这些子序列中最长的长度是4,比如子序列(1, 3, 5, 9) ,(1, 3, 5, 8)和(1, 3, 4, 8).
最大递增子序列,直接套之前写的代码:https://www.cnblogs.com/fangxiaoqi/p/10915452.html
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; int sum[1001],a[1001]; int main(){ int i,n,mmax=0,maxa=0; while(cin>>n && n){ memset(a,0,sizeof(a)); for(i=1; i<=n; i++){ cin>>a[i]; } for(i=1; i<=n; i++){ mmax = 0; for(int j=1; j<i; j++) if(a[j] < a[i]) mmax = max(sum[j],mmax); sum[i] = mmax + a[i]; maxa = max(maxa,sum[i]); } cout<<maxa<<endl; maxa = 0; } return 0; }
3)问题描述 :设有一个长度N的数字串,要求选手使用K个乘号将它分成K+1个部分,找出一种分法,使得这K+1个部分的乘积能够为最大。
例子:有一个数字串: 312,当N=3,K=1时会有以下两种分法:
1)3*12=36
2)31*2=62
这时,符合题目要求的结果是: 31*2=62
现在,请你设计一个程序,求得正确的答案。
分析:
这个问题有dp的最优子结构,以插入的乘号数来划分阶段,若插入K个乘号,问题是一种K个阶段的决策问题,记m[i][k]表示在前i位数中插入K个乘号所得的max,用来保存每个阶段的状态,a{j}[i]表示从j位到第i位组成的数字。
得到状态转移方程:
m[i][k] = max{m[j][k-1]*a[j+1][i]} (k<=j<=i)
&& m[j][0] = a[1][j] (1<j<=i)
代码:
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; int main(){ int K,N,i,j,k; char s[41]; int dp[41][7]; int num[41][41]; cin >> N >> K >> s; memset(dp,0,sizeof(dp)); for(i=0;i<N;i++){ int temp = 0; for(j=i;j<N;j++){ temp = temp*10 + s[j] - '0'; num[i][j] = temp; } } for(i=0;i<N;i++) dp[i][0] = num[0][i]; for(i=0;i<N;i++) for(j=1;j<=K;j++) for(k=0;k<i;k++) dp[i][j] = max(dp[k][j-1]*num[k+1][i],dp[i][j]); cout << dp[N-1][K] << endl; return 0; }