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子集和加总问题(从洛谷博客同步)

时间:2024-06-10 10:44:09浏览次数:23  
标签:顺序 删除 从洛谷 值域 复杂度 leq 子集 加总 考虑

给出 \(\{a_{1\dots n}\}\),找出一个子集和为 \(0\)。

这是 NPC 的,当 \(|a_i| \leq n\) 的时候可以 \(n^3\) 背包,当然地可以使用 bitset 压位至 \(\frac {n^3} w\)。

值域还是太难受了,考虑怎么压下来值域,因为和为 \(0\),值域又是 \(n\),通过调整顺序总是存在一种方案使得值域在 \([-n,n]\)。但是我们不知道这个顺序,但感觉存太大值域又没用。

所以随机一个顺序,可以证明这个时候值域期望是不大于 \(O(n^{1.5})\) 的,复杂度可以做到 \(O(\frac {n^{2.5}} w)\)。

还能再给力一点吗?

时间复杂度 \(O(nA)\),空间线性的 01 背包可行性及方案构造(Pisinger, 1999)

因为在很多情况下值域开大到 \(nA\) 是很浪费的,中途偏差其实和 \(s\) 差距不会太大——也总是存在一种顺序使得中途偏差不超过 \(A\),前面考虑找到这样的顺序,但是发现不太现实,所以现在来考虑另一种:边加边删。

我们先随便找到一个和与 \(s\) 差不超过 \(A\) 的集合,然后接下来 加入其它数或者删除已经加入的数,那么这样我们考虑的值域就是 \(O(A)\) 的了。

但是删除确实是一件很困难的事情,并不是所有数都能删,我们不能删除之前没加进来的数,我们也不能记录目前集合。

但是如果只在 dp 里面放一个可行性,那属实是有点浪费我们这么小的值域,而且如果要把可删除的信息放在状态里,也没法压缩复杂度。

下面是 Pisinger 最天才的想法:

于是我们来考虑记录可以删除的前缀。

\(f_{i,j}\) 表示前 \(i\) 个数,和 \(j\) 的最大可删除前缀(保证是满的)的长度!

(若和无法为 \(j\) 则设为 \(-1\))

设初始集合为 \(a_1\dots a_x\)。

初始值为

\(f_{x,a_k} = x\)。

考虑转移:

加入一个数

\[f_{i,j} = \max\{f_{i-1,j},f_{i-1,j-a_i}\} \]

这很好理解——加入一个数就是普通的背包,求 \(\max\) 形式。

\[f_{i,j - a_k} = \max \{f_{i,j-a_k} , k - 1\} \space (1\leq k \leq f_{i,j}) \]

循环顺序为从大到小做(删了这个数还可能删下一个数)。

虽然有些抽象,但是还是比较好理解:枚举一个可以删去的数字——然后删掉,转移。

但是这样还是 \(O(n^2A)\) 的啊——确实,因为要删很多不同的数。

所以我们给 \(k\) 设置下界 \(f_{i-1,j}< k \leq f_{i,j}\) 。

因为之前能删除的已经考虑过了——删除某些数后转移到了另一个值,所以我们只用考虑之前没考虑过的值即可了!因为 \(f\) 值对于每一个固定的和都是不减的,所以复杂度为 \(O(nA)\)!

删前缀为什么对?

考虑最终状态下的后半部分选入的集合一定被 dp 决策考虑了,而前面每步一定删除到了能删除的最大位置(这个前缀一定能被拆成若干段删除或不删除的区间),如果存在合法方案,一定会被这个过程包含在内。

想看正确性严谨的证明可以去翻论文。

代码并不复杂,即使需要构造方案也可以在 20 行之内完成,在 OI 中可能有用。


参考

标签:顺序,删除,从洛谷,值域,复杂度,leq,子集,加总,考虑
From: https://www.cnblogs.com/Dreamerkk/p/18240465

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