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洛谷P3694 邦邦的大合唱站队

时间:2023-02-19 21:35:17浏览次数:39  
标签:洛谷 大合唱 sum 乐队 P3694 排好序 人数 转移 DP

题目分析

首先我们来抓题目里的关键信息:最少M≤20
那么由此得出做法就是DFS、贪心或DP,我们一一讨论

设计转移方程

转移方程自然就是对于某个乐队,从未排好序到排好序的转移
举个栗子,比如说\(i=(7)_{10}=(111)_2\),\(j=(3)_{10}=(011)_2\),那么我们就要从\(f[j]\)转移到\(f[i]\),也就是将第3号乐队排好序

假如当前的状态为\(i\)(压缩过后),将第\(j\)号乐队排好序,那么就需要从\(i\ xor\ (1<<(j-1))\)这个状态转移而来,也就是第\(j\)位为0时的状态
(为什么位移是\(j-1\)?因为最低位也表示一个乐队,假设\(j=1\),\(1<<j\)不就等于\((10)_2\),多移了一位)

接下来我们就要想,如何表示将第\(j\)号乐队排好序需要出列的人数呢?
我们通过“大减小”的方法,首先表示出\(j\)号乐队中所有的人数,再减去实际上不需要出列的人数,就能得到需要出列的人数(具体怎么操作继续往下看)
值得注意的是:我们默认直接把\(j\)乐队排在已经排好的乐队后面,由于我们状压DP中的状态循环会把每种i的情况都跑一遍,所以这样做是不会漏情况的

例如:共有3个乐队,\(j=2\)
\(i=(010)_2\) 由\((000)_2\)转移而来 代表把所有2号乐队的排最前面
\(i=(011)_2\) 由\((001)_2\)转移而来 代表先排1号乐队,再把所有2号乐队跟后面
\(i=(110)_2\) 由\((100)_2\)转移而来 代表先排3号乐队,再把所有2号乐队跟后面
\(i=(111)_2\) 由\((101)_2\)转移而来 代表先排好1、3号乐队(而这其中具体是先排1号乐队还是先排3号乐队就是\(j=1\)和\(j=3\)时的事了)最后排2号乐队
如此就可以把对于\(j=2\)的所有情况涉及,\(j=1\)、\(j=3\)同理,最后就覆盖了所有情况

那么我们就可以写出状态转移方程了:

\[f[i]=min\{f[i\ xor\ (j-1)]+(r-l+1)-sum[l,r][j]\} \]

这个方程当中,\(l\)和\(r\)分别代表插到后面的\(j\)乐队的左右区间,\(r-l+1\)表示这区间内有多少人(其实就是第\(j\)号乐队有多少人),\(sum[l,r][j]\)就代表\(l\)到\(r\)这个区间内属于\(j\)乐队的人数
例子 1 1 2 1 1 2 2

举个例子,此时\(j=2\),要从\((00)_2\)转移到\((10)_2\),此时\(r=1\),\(l=3\)。那么运用“大减小”,本来需要把前三个数(\(r-l+1=3\))都踹出队,但我们发现有一个数是队友(\(sum[l,r][j]=1\)),所以就不用踹它了,最后得出只需要踹两个人
特别注意!有人会问:这时候怎么只有前面两个1出队,后面两个2呢?

其实这时候我们只用管前面\([l,r]\)这个区间,等到后面要从\((10)_2\)转移到\((11)_2\)时,会把后面这两个2给出队的
如果现在就把后面的2给踢了,甚至有可能导致后面的2多次出队,而且万一后来发现当前状态所对应的最优解不是把前面的1和后面的2踢掉并交换,那怎么办?所以这也体现出了DP的无后效性,你处理\(j=2\)的状态就只关\(j=2\)所对应的区间,和其他区间无关

代码实现

对于前面推出来的转移方程

\[f[i]=min\{f[i\ xor\ (j-1)]+(r-l+1)-sum[l,r][j]\} \]

不难发现,其实\(r-l+1\)其实就是第\(j\)号乐队的人数,所以我们可以在写代码的时候用一个数组\(num[j]\)来记录每一个乐队的人数;而后面的\(sum[l,r][j]\)可以用前缀和优化;并且可以发现\(l\)和\(r\)其实是与当前的状态有关(比如说现在状态为\((100)_2\),那么\(l\)就等于3号乐队人数+1,\(r\)就等于3号乐队人数+第\(j\)号乐队人数),因此可以用一个数组\(len[i]\)记录状态为\(i\)时的总人数。
于是我们得到最终的式子:

\[f[i]=min(f[i],f[i\ xor\ (j-1)]+num[j]-(sum[len[i]][j]-sum[len[i\ xor\ (j-1)]][j])) \]


最终得到代码如下:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=1e5+5,MAXF=(1<<20)+5,MAXM=22;
int n,m,team[MAXN],f[MAXF],num[MAXM],len[MAXF],sum[MAXN][MAXM];
int main(){
    ios::sync_with_stdio(false);
    memset(f,0x3f,sizeof(f));
    memset(len,0,sizeof(len));
    memset(sum,0,sizeof(sum));
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=m;j++)
            sum[i][j]=sum[i-1][j];
        cin>>team[i];//属于哪个队
        num[team[i]]++;//队有多少人
        sum[i][team[i]]++;//有多少人时几队有几人
    }
    int dp=1<<m;//(1<<m)-1的二进制为m个1
    for(int i=1;i<dp;i++){
        for(int j=1;j<=m;j++){
            if(i&(1<<(j-1))) len[i]+=num[j];//状态为i时有多少人
        }
    }
    f[0]=0;
    for(int i=1;i<dp;i++){
        for(int j=1;j<=m;j++){
            if(i&(1<<(j-1))){
                int pre=i^(1<<(j-1));
                f[i]=min(f[i],f[pre]+num[j]-(sum[len[i]][j]-sum[len[pre]][j]));
            }
        }
    }
    cout<<f[dp-1]<<endl;
    return 0;
}

小细节: 加减乘除模运算优先级比位运算高,\(1<<j-1\)的意思是\(1<<(j-1)\),不是\((1<<j)-1\)!!!

标签:洛谷,大合唱,sum,乐队,P3694,排好序,人数,转移,DP
From: https://www.cnblogs.com/SkyNet-PKN/p/17135640.html

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