題目大意:分別給出價值為1~6的石頭的數量。問能否將這些石頭等價值平分。。。
解題思路:多重背包
1)多重背包的典型描述是這樣的:給出n種物品,背包的容量為V。每種物品的可用數量為num[i],所占體積為c[i],價值為w[i],求。。。。。。
2)若以價值作為背包的容量,那麼很自然就能想到c[i] == w[i]
可先求出總價值sum,如果奇數,顯然不能,如果是偶數,由於石頭總數最多為M=20000,故其價值總和最多為C=20000×6=120000,(10^5)可設一數組flag【MAX_N]如果i可以取得,則flag【i】=1,否則等於0;剛開始是用母函數,O(N*M*C),毫無懸念TLE,百度題解,發現01背包可以,還需要用到什麼二進制優化,不是很理解,不過按照思路寫了下,果真AC了,先寫後理解,多重背包+二進制優化,
多重背包問題:
有N種物品和一個容量為V的背包。第i種物品最多有n[i]件可用,每件費用是c[i],價值是w[i]。求解將哪些物品裝入背包可使這些物品的費用總和不超過背包容量,且價值總和最大。
基本算法
這題目和完全背包問題很類似。基本的方程只需將完全背包問題的方程略微一改即可,因為對於第i種物品有n[i]+1種策略:取0件,取1件……取n[i]件。令f[i][v]表示前i種物品恰放入一個容量為v的背包的最大權值,則有狀態轉移方程:
f[i][v]=max{f[i-1][v-k*c[i]]+k*w[i]|0<=k<=n[i]}
復雜度是O(V*Σn[i])。
轉化為01背包問題另一種好想好寫的基本方法是轉化為01背包求解:把第i種物品換成n[i]件01背包中的物品,則得到了物品數為Σn[i]的01背包問題,直接求解,復雜度仍然是O(V*Σn[i])。
但是我們期望將它轉化為01背包問題之後能夠像完全背包一樣降低復雜度。仍然考慮二進制的思想,我們考慮把第i種物品換成若干件物品,使得原問題中第i種物品可取的每種策略——取0..n[i]件——均能等價於取若干件代換以後的物品。另外,取超過n[i]件的策略必不能出現。
方法是:將第i種物品分成若干件物品,其中每件物品有一個系數,這件物品的費用和價值均是原來的費用和價值乘以這個系數。使這些系數分別為 1,2,4,...,2^(k-1),n[i]-2^k+1,且k是滿足n[i]-2^k+1>0的最大整數。例如,如果n[i]為13,就將這種 物品分成系數分別為1,2,4,6的四件物品。
分成的這幾件物品的系數和為n[i],表明不可能取多於n[i]件的第i種物品。另外這種方法也能保證對於0..n[i]間的每一個整數,均可以用若干個系數的和表示,這個證明可以分0..2^k-1和2^k..n[i]兩段來分別討論得出,並不難,希望你自己思考嘗試一下。
這樣就將第i種物品分成了O(log n[i])種物品,將原問題轉化為了復雜度為<math>O(V*Σlog n[i])的01背包問題,是很大的改進。
有兩點:
1、給定n,如何對n進行分組,使得[1,n]內的任一數等於若干組之和。可用1,2,4,8,16,....2^(k-1),n-2^k+1這k+1個數組成。這個想的不是很通,求指點,啊,不需要了,忽然想到了,因為對於x屬於【2^k,n]內的數,t=x-(n-2^k+1)<2^k,而t可用前面幾組數組合而成,故x可用t+(n-2^k+1)組成。
2、為什麼只需要對這些分組進行dp就行了呢?可以這麼理解。本來基本狀態轉移方程是:
f[i][v]=max{f[i-1][v-k*c[i]]+k*w[i]|0<=k<=n[i]}
而直接二進制優化後轉移方程為
然後再對每組濃縮了的物品(即1,2,4,8,....2^(k-1),n-2^k+1)進行01背包。由於【0,n】內的數均可有這些數組合,故全部01背包完後等價於f[i][v]=max{f[i-1][v-k*c[i]]+k*w[i]|0<=k<=n[i]}。理解有點繞腦,就這樣了,更多感覺在裡面。
2、二進制優化的原理簡單來說就是 一個數可以由一系列,全是2的倍數或者 2的倍數加上一個非2的倍數組成。
代碼如下:
* 1059_2.cpp * * Created on: 2013年8月13日 * Author: Administrator */ #include <iostream> #include <stdio.h> using namespace std; int f[120005]; int num[7]; int V; void ZeroOnePack(int cost, int weight) { int v; for (v = V; v >= cost; --v) { f[v] = max(f[v], f[v - cost] + weight); } } void CompletePack(int cost, int weight) { int v; for (v = cost; v <= V; ++v) { f[v] = max(f[v], f[v - cost] + weight); } } void MutiplePack(int cost, int weight, int amount) { if (cost * amount >= V) { CompletePack(cost, weight); } else { int k = 1; while (k < amount) { ZeroOnePack(k * cost, k * weight); amount -= k; k <<= 1; } if (amount > 0) { ZeroOnePack(amount * cost, amount * weight); } } } int main() { int count = 1; while (scanf("%d%d%d%d%d%d", &num[1], &num[2], &num[3], &num[4], &num[5], &num[6]) != EOF, num[1] + num[2] + num[3] + num[4] + num[5] + num[6]) { int i; int total = 0; for (i = 1; i <= 6; ++i) { total += num[i] * i; } /** * 如果總價值為奇數,一定不可分 */ if (total % 2) { printf("Collection #%d:\n", count++); printf("Can't be divided.\n\n"); continue; } else { V = total / 2; memset(f, 0, sizeof(f)); for (i = 1; i <= 6; i++) { MutiplePack(i, i, num[i]); } /** * 容量為V的背包的最大價值f[V]==V。那麼這種方案是成立的 * 怎麼理解呢??? * 前一個V可以理解成他需要裝滿的背包的容量為V,但實際裝不裝得滿, * 那是不一定的。而題目要求我們選擇的是能裝滿的那種方案. * 所以f[V] == v 的方案才算是成立的 */ if (f[V] == V) { printf("Collection #%d:\n", count++); printf("Can be divided.\n\n"); } else { printf("Collection #%d:\n", count++); printf("Can't be divided.\n\n"); } } } } /* * 1059_2.cpp * * Created on: 2013年8月13日 * Author: Administrator */ #include <iostream> #include <stdio.h> using namespace std; int f[120005]; int num[7]; int V; void ZeroOnePack(int cost, int weight) { int v; for (v = V; v >= cost; --v) { f[v] = max(f[v], f[v - cost] + weight); } } void CompletePack(int cost, int weight) { int v; for (v = cost; v <= V; ++v) { f[v] = max(f[v], f[v - cost] + weight); } } void MutiplePack(int cost, int weight, int amount) { if (cost * amount >= V) { CompletePack(cost, weight); } else { int k = 1; while (k < amount) { ZeroOnePack(k * cost, k * weight); amount -= k; k <<= 1; } if (amount > 0) { ZeroOnePack(amount * cost, amount * weight); } } } int main() { int count = 1; while (scanf("%d%d%d%d%d%d", &num[1], &num[2], &num[3], &num[4], &num[5], &num[6]) != EOF, num[1] + num[2] + num[3] + num[4] + num[5] + num[6]) { int i; int total = 0; for (i = 1; i <= 6; ++i) { total += num[i] * i; } /** * 如果總價值為奇數,一定不可分 */ if (total % 2) { printf("Collection #%d:\n", count++); printf("Can't be divided.\n\n"); continue; } else { V = total / 2; memset(f, 0, sizeof(f)); for (i = 1; i <= 6; i++) { MutiplePack(i, i, num[i]); } /** * 容量為V的背包的最大價值f[V]==V。那麼這種方案是成立的 * 怎麼理解呢??? * 前一個V可以理解成他需要裝滿的背包的容量為V,但實際裝不裝得滿, * 那是不一定的。而題目要求我們選擇的是能裝滿的那種方案. * 所以f[V] == v 的方案才算是成立的 */ if (f[V] == V) { printf("Collection #%d:\n", count++); printf("Can be divided.\n\n"); } else { printf("Collection #%d:\n", count++); printf("Can't be divided.\n\n"); } } } }