[SHOI2007] 书柜的尺寸 思维题+Dp+空间优化

Online JudgeLuogu-P2160

Label:思维题,Dp,空间优化

题面:

题目描述

(N)本书,每本书有高度(Hi),厚度(Ti)。要摆在一个三层的书架上。

书架的宽是每层书厚度和的最大值。书架的高度是每层最高书的高度之和。

求如何放书,使得书架的面积最小

输入

第一行一个整数(n),表示书本的个数。

接下来(n)行,每行2个整数,表示每本书的高度和厚度。

输出

输出一个整数,表示书架的最小面积。

样例

Input

4
220 29
195 20
200 9
180 30

6
256 20
255 30
254 15
253 20
252 15
251 95 2
25 25 32 32 25
5 1
25 26 25 26 25
0 0

Output

18000

29796

提示

每层书架都必须有书。
样例1:第一本书在第一层,第二本、第三本书在第二层,第四本书在第三层!
高度是220+200+180=600,宽度为max(29,29,30)=30,总面积18000。
对于100%的数据,n的范围([3,70]),h[i]的范围([150,300]),t[i]的范围([1,30])

题解

首先注意到一点,高度最高的那本书,不论我们把它放在1、2、3层,它都会成为它那一层的最高。所以不妨先确定下这本书,把这本高度最高的书放在第一层,那么第一层在高度上对答案的贡献就可以确定为这个最大高度了。

如何去安排上面两层使得面积最小呢。现在存在两维——高度和宽度,我们尝试利用Dp消掉其中一个来简化问题。

1.定义

定义状态(dp[i][p1][p2])表示,已经摆放好了前(i)本书(注意到摆书的顺序对答案是没有影响的),第二层剩余的宽度为(p1),第三层剩余的宽度为(p2),此时二三两层加起来的总高度最小能为多少。

2.转移

等等,这样该如何转移呢?按常规转移思路来说应该还得记录下其中一层的高度,不然我现在放的书比之前放在这一层的那本书高度要大时,理应更新这一层在高度上对答案的贡献才对,但我此刻却不知道之前这一层的高度是多少。

解决方案不难想到,我们可以直接从大到小排序高度,那么假如这本书是当前层所放的第一本书,那么这一层在高度上对答案的贡献就确定了(后面不会再有书比现在的书高了)。

这样我们就可以利用填表进行转移勒:

初态(dp[i][p1][p2]=)INF,$dp[1][0][0]=$1。

inline void Do(int &x,int y){if(x>y)x=y;} 

枚举i,j,k{
if(a[i].w<j)Do(dp[j][k],dp[j-a[i].w][k]);
else if(j==a[i].w)Do(dp[j][k],dp[0][k]+a[i].h);//i是第二层放的第一本书
if(a[i].w<k)Do(dp[j][k],dp[j][k-a[i].w]);
else if(k==a[i].w)Do(dp[j][k],dp[j][0]+a[i].h);//i是第三层放的第一本书
}

终态:枚举(p1,p2)(ans=max(ans,H*W)),其中(H=dp[n][p1][p2]+Maxheight)(W=max(p1,max(p2,Lim-p1-p2))(Lim)表示所有书的宽度之和。

3.空间优化

还有一个问题就是空间显然会炸。

第一种解决方案:根据上面的转移顺序可以知道,对于第(i)本书,只会用到第(i-1)本书的状态,所以显然可以把第一维给滚动了。

第二种解决方案:但也可以直接去掉这一维而无需滚动。但是转移顺序得稍微调整一下,我们上面枚举的(j,k)得从大到小枚举,这和01背包倒着循环是一个道理。

4.一点时间上的小优化

前面枚举(j,k)的上限不必为(Lim)(所有书本的宽度总和),可以用前缀和来代替,从而省去很多无用的枚举。

综上此做法时间复杂度为(O(N*Lim*Lim)),其中(N<=70,Lim<=2100)

完整代码如下:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int INF=1890000;
inline int read(){}
int n,m,Lim;
int dp[2200][2200],sum[75];
struct node{int h,w;}a[75];
inline bool cmp(node x,node y){return x.h>y.h;}
inline void Do(int &x,int y){if(x>y)x=y;} 
int main(){
	n=read();
	for(register int i=1;i<=n;i++){
		a[i].h=read(),a[i].w=read();
		Lim+=a[i].w;
	}
	sort(a+1,a+n+1,cmp);
	for(register int i=1;i<=n;i++)sum[i]=sum[i-1]+a[i].w;
	for(register int i=0;i<=Lim;i++)for(register int j=0;j<=Lim;j++)dp[i][j]=INF;
    dp[0][0]=0;
	for(register int i=2;i<=n;i++){
		for(register int j=sum[i];j>=0;j--)for(register int k=sum[i];k>=0;k--){
			if(a[i].w<j)Do(dp[j][k],dp[j-a[i].w][k]);
			else if(j==a[i].w)Do(dp[j][k],dp[0][k]+a[i].h);
			if(a[i].w<k)Do(dp[j][k],dp[j][k-a[i].w]);
			else if(k==a[i].w)Do(dp[j][k],dp[j][0]+a[i].h);
		}
	}
	int ans=INF;
	for(register int i=1;i<=Lim;i++)for(register int j=1;j<=Lim;j++){
		if(dp[i][j]==INF)continue;
		int H=dp[i][j]+a[1].h,W=max(Lim-i-j,max(i,j));
		Do(ans,H*W);
	}
	printf("%d
",ans);
}

END

当题目中存在多种决定因素时,可以考虑使用Dp求最值来消去其中的一维或多维。

通过排序等方法来改变转移顺序,从而简化问题。

原文地址:https://www.cnblogs.com/Tieechal/p/11414936.html