- 考虑状态和转移两种东西 - 可以把状态看作是DAG上的点,然后状态转移就是边 - LCS问题 - 两个序列`A[1..n]`和`B[1..m]`,求最长的子序列既是A的也是B的 - 状态的定义:$f(i,j)=A[1:i]和B[1:j]的LCS$ - 状态转移:如果`A[i]==B[j]`,那就直接接到后面`f[i,j] = f[i-1, j-1] + 1`;否则更新为`max(f[i-1, j], f[i, j-1])` - LIS问题 - 求最长子序列,子序列满足某些有序限制 - 状态为:以第i个元素结尾的子序列的最长 - 状态转移:在前面的子序列里面找一个最长且满足要求的子序列接在后面,也就是$f[i] = \max_{1 \le j \lt i, w[i] \lt w[j]}(f[j]) + 1$ - 01背包 - n个物品,每个物品有价值v和重量w两种属性,W容量的包。每个物品是唯一的,求能装进包里的物品的价值最大。 - 状态:$f[i, c]$为前i个物品已经处理完成,容量为c情况下的最大价值 - 状态转移:当前物品装或者不装的决策。`f[i,c] = max(f[i-1, c], f[i-1, c-w[i]] + v[i])`。如果没有装物品,那么容量不变,价值也不变;如果装了第i个物品,那么它的价值增加且容量减小,因为这里当前状态`f[i,c]`是固定的(写的是一个逆推的形式),因此从更小容量转移过来 - 在具体做的时候,需要注意一下顺序和空间压缩。 - 因为第i个物品的i是有顺序的,因此可以压缩掉一维。变成这样`f[c] = max(f[c], f[c-w[i]] + v[i])` - 在滚动压缩的时候,需要保证逆推的顺序,否则容量较小的情况更新过后会影响到后面的推导。不过在非滚动数组的情况下,这则是不需要的,因为反正用的是i-1的状态 ```c for (int i = 1; i <= n; ++ i) for (int c = W; c >= w[i]; -- c) f[c] = max(f[c], f[c - w[i]] + v[i]) ``` - 完全背包 - n个物品,每个物品有价值v和重量w两种属性,W容量的包。**每个物品可以取多次**,求能装进包里的物品的价值最大。 - 状态是一样的,唯一的区别在于,完全背包需要枚举当前物品取的次数 - 不过这也可以优化掉,因为如果是正向推的话,已经包含了取所有可能次数的情况。 - **0-1背包和完全背包区别就在于容量维度的迭代顺序** - ```c for (int i = 1; i <= n; ++ i) for (int c = w[i]; c <= W; ++ c) f[c] = max(f[c], f[c - w[i]] + v[i]); ``` - 多重背包 - n种物品,每个物品有价值v和重量w两种属性,W容量的包。每种物品有k个,求能装进包里的物品的价值最大。 - 转化为01背包求解。因为每种物品k个就等于有k个属性相同的物品分别取或者不取。 - 二维背包 - 这道题是很明显的 0-1 背包问题,可是不同的是选一个物品会消耗两种价值(经费、时间),只需在状态中增加一维存放第二种价值即可,同时枚举的时候也变成了两个量。 - 也就是状态方程变成了`f[i, c, d] = f[i-1, c - c[i], d-d[i]] + v[i]` - 背包状态数 - 把最大值换成求和,初始状态变成1(因为可以啥也不装) - `f[i, c] += f[i-1, c-w[i]]` - 背包方案 - 一种方案是,另外开一个数组记录状态`[i, c]`下有没有取i ``` int v = V; // 记录当前的存储空间 // 因为最后一件物品存储的是最终状态,所以从最后一件物品进行循环 for (从最后一件循环至第一件) { if (g[i][v]) { 选了第 i 项物品; v -= 第 i 项物品的重量; } else { 未选第 i 项物品; } } ``` - 另一种方案则是,不优化空间,然后倒着推算更新点(如果状态和前一个物品不一样,那肯是发生了转移) ``` for (int i = n; i > 0; -- i) { if (dp[i][res] != dp[i-1][res]) { sel[i] = 1; res -= w[i]; } } ``` - 区间dp - 具有明显的可划分性质 - 经典的合并石子题:有n个数排成一个环,进行n-1次合并操作,每次操作将相邻的两堆合并成一堆,能获得新的一堆中的石子数量的和的得分。你需要最大化你的得分。 - 状态:`f[l, r]`表示区间`[l:r]`合并所能得到的最大分数 - 方程:枚举合并点k,取最大值。$f[l, r] = max_{i\le k \lt j}(f[i, k] + f[k+1, j]) + sum(a[i : j])$ - 可以用前缀和来优化求和的过程 - 这里的阶段划分并不是自然的(LIS、LCS自然就是LTR或者RTL,背包也就是依次取或者不取一个物品),需要用区间长度进行划分。 - 对于该问题,还需要解决围成环这个问题,比较好的解决方法是展开成链式之后复制一遍,最后在n个长度为n的区间里面取最大值 - 实现如下 ```c for (int len = 1; len <= n; ++ len) { for (int i = 1; i + len - 1 <= 2 * n; ++ i) { // 实际上是j<=2*n int j = len + i - 1; for (int k = i; k < j; ++ k) { f[i][j] = max(f[i][j], f[i][k] + f[k+1][j] + sum[j] - sum[i-1]); } } } // ... ans = [&]() { int mx = 0; for (int i = 1; i <= n; ++ i) mx = max(mx, f[i][i + n - 1]); return mx; }(); ``` - 能量项链也是完全一样的思路,除了值的计算方法稍有区别。 - 树形dp - 就是在树上做dp,一般而言,状态肯定有某一维是“以节点u为根的子树”这样的东西。然后遍历子树求解就好了。 - 例题1:POJ1463。有若干结点,结点之间有路相连,构成树形结构,如果在一个结点上放置一个士兵,与这个结点相连的路就可以被监视,现在要监视所有的路,问至少要多少士兵。 - 状态:$f[u, 0/1]$为节点u放置或者不放置士兵情况下的最小值 - 状态转移:如果当前节点不放,那么子节点就必须放置,也就是`f[u][0] = sum(f[v][1])`;如果当前节点放置,那么子节点可以放,也可以不放,对每个子节点的两种状态求最小值然后加起来(再加上自己1):`f[u][1] = sum(min(f[v][0],f[v][1]) + 1`。 - 舞会那个题的思路也是类似的,就不赘述了 - Floyd最短路 - 状态:$f[k, i, j]$表示只经过编号不超过k的节点,从i到j的最短路长度 - 状态转移:`f[k,i,j] = min(f[k-1, i, j], f[k-1, i, k] + f[k-1, k, j])`。决策就是要不要经过k这个点。 - 显然第一维可以推掉,所以实际上数组是两维度的 - 实现 ```c int dis[maxn][maxn]; memset(dis, 0x3f, sizeof(dis)); for (int i = 1; i <= n; ++ i) dis[i][i] = 0; for (int i = 1; i <= m; ++ i) { int u = read(), v = read(), w = read(); dis[u][v] = dis[v][u] = w; } for (int k = 1; k <= n; ++ k){ for (int i = 1; i <= n; ++ i) { for (int j = 1; j <= n; ++ j){ f[i][j] = min(f[i][j], f[i][k] + f[k][j]); } } } ```