笔记---dp---数字三角形模型

所谓数字三角形模型,即是从数字三角形这一题衍生出来的

题目为经典题目,不再赘述,此笔记根据AcWing算法提高课来进行对数字三角形模型衍生例题的记录

题目关系如下(见AcWing里的AcSaber):

在这里插入图片描述

AcWing.1015.摘花生

Hello Kitty想摘点花生送给她喜欢的米老鼠。

她来到一片有网格状道路的矩形花生地(如下图),从西北角进去,东南角出来。

地里每个道路的交叉点上都有种着一株花生苗,上面有若干颗花生,经过一株花生苗就能摘走该它上面所有的花生。

Hello Kitty只能向东或向南走,不能向西或向北走。

问Hello Kitty最多能够摘到多少颗花生。
在这里插入图片描述
输入格式
第一行是一个整数 T T T,代表一共有多少组数据。
接下来是 T T T组数据。
每组数据的第一行是两个整数,分别代表花生苗的行数 R R R 和列数 C C C
每组数据的接下来 R R R 行数据,从北向南依次描述每行花生苗的情况。每行数据有 C C C 个整数,按从西向东的顺序描述了该行每株花生苗上的花生数目 M M M

输出格式
对每组输入数据,输出一行,内容为Hello Kitty能摘到得最多的花生颗数。

数据范围
1 ≤ T ≤ 100 , 1≤T≤100, 1T100,
1 ≤ R , C ≤ 100 , 1≤R,C≤100, 1R,C100,
0 ≤ M ≤ 1000 0≤M≤1000 0M1000

输入样例:

2
2 2
1 1
3 4
2 3
2 3 4
1 6 5

输出样例:

8
16

对于此题,使用 f [ i ] [ j ] f[i][j] f[i][j]来表示从 ( 1 , 1 ) (1,1) (1,1)走到 ( i , j ) (i,j) (i,j)所有可能的路线中,能够得到的花生的最大值,那么到最后,我们要求的最大值就是右下角的 f [ r ] [ c ] f[r][c] f[r][c]

接下来需要思考如何划分上面这个集合,也就是如何算出每个 f [ i ] [ j ] f[i][j] f[i][j]

非常常用的集合划分依据:最后一步

看最后一步,由题意知,最后一步,要么是从上面走下来 ( f [ i − 1 ] [ j ] ) (f[i-1][j]) (f[i1][j]),要么就是从左面过来 ( f [ i ] [ j − 1 ] ) (f[i][j-1]) (f[i][j1])
那么易得:状态转移方程为 f [ i ] [ j ] = m a x ( f [ i − 1 ] [ j ] + a [ i ] [ j ] , f [ i ] [ j − 1 ] + a [ i ] [ j ] ) f[i][j] = max(f[i-1][j] + a[i][j],f[i][j-1] + a[i][j]) f[i][j]=max(f[i1][j]+a[i][j]f[i][j1]+a[i][j])

代码:

#include<iostream>
using namespace std;const int N = 110;int g[N][N];
int f[N][N];
int r, c;int main() {int t; cin >> t;while (t--) {cin >> r >> c;for (int i = 1; i <= r; i++) {for (int j = 1; j <= c; j++) {cin >> g[i][j];}}for (int i = 1; i <= r; i++) {for (int j = 1; j <= c; j++) {f[i][j] = max(f[i - 1][j] + g[i][j], f[i][j - 1] + g[i][j]);}}cout << f[r][c] << endl;}return 0;
}

类似题目:P1002 [NOIP2002 普及组] 过河卒

AcWing.1018.最低通行费

个商人穿过一个 N×N 的正方形的网格,去参加一个非常重要的商务活动。

他要从网格的左上角进,右下角出。

每穿越中间 1 1 1 个小方格,都要花费 1 1 1 个单位时间。

商人必须在 ( 2 N − 1 ) (2N−1) (2N1) 个单位时间穿越出去。

而在经过中间的每个小方格时,都需要缴纳一定的费用。

这个商人期望在规定时间内用最少费用穿越出去。

请问至少需要多少费用?

注意:不能对角穿越各个小方格(即,只能向上下左右四个方向移动且不能离开网格)。

输入格式
第一行是一个整数,表示正方形的宽度 N N N

后面 N N N 行,每行 N N N 个不大于 100 100 100 的正整数,为网格上每个小方格的费用。

输出格式
输出一个整数,表示至少需要的费用。

数据范围
1 ≤ N ≤ 100 1≤N≤100 1N100

输入样例:

5
1  4  6  8  10
2  5  7  15 17
6  8  9  18 20
10 11 12 19 21
20 23 25 29 33

输出样例:

109

样例解释
样例中,最小值为 109 = 1 + 2 + 5 + 7 + 9 + 12 + 19 + 21 + 33 。 109=1+2+5+7+9+12+19+21+33。 109=1+2+5+7+9+12+19+21+33

此题中的重要信息为花费时间不能超过 ( 2 N − 1 ) (2N-1) (2N1),即不能走回头路,只能和上一题一样往下走或者往右走
注意此题取最小值,所以需要注意边界问题。

从左上角进入后,在状态转移的时候,可能会去到边界之外的0,故我们需要在过程中进行特判。

代码:

#include<iostream>
using namespace std;
const int N = 110;int g[N][N];
int f[N][N];
int n;int main() {cin >> n;for (int i = 1; i <= n; i++)for (int j = 1; j <= n; j++)cin >> g[i][j];for (int i = 1; i <= n; i++)for (int j = 1; j <= n; j++)if (i == 1 && j == 1)f[i][j] = g[i][j];		//第一个点就是g[1][1]else {f[i][j] = 0x3f3f3f3f;//因为如果在边上,可能会取到没有初始化过的值为0的地方,故直接特判来状态转移//如果不是第一行if (i > 1)f[i][j] = min(f[i][j], f[i - 1][j] + g[i][j]);//如果不是第一列if (j > 1)f[i][j] = min(f[i][j], f[i][j - 1] + g[i][j]);}cout << f[n][n];return 0;
}

AcWing.1027.方格取数

设有 N × N N×N N×N 的方格图,我们在其中的某些方格中填入正整数,而其它的方格中则放入数字 0 0 0。如下图所示:

在这里插入图片描述

某人从图中的左上角 A A A 出发,可以向下行走,也可以向右行走,直到到达右下角的 B B B 点。

在走过的路上,他可以取走方格中的数(取走后的方格中将变为数字0)。

此人从 A A A 点到 B B B 点共走了两次,试找出两条这样的路径,使得取得的数字和为最大。

输入格式
第一行为一个整数 N N N,表示 N × N N×N N×N 的方格图。

接下来的每行有三个整数,第一个为行号数,第二个为列号数,第三个为在该行、该列上所放的数。

行和列编号从 1 1 1 开始。

一行“0 0 0”表示结束。

输出格式
输出一个整数,表示两条路径上取得的最大的和。

数据范围
N ≤ 10 N≤10 N10
输入样例:

8
2 3 13
2 6 6
3 5 7
4 4 14
5 2 21
5 6 4
6 3 15
7 2 14
0 0 0

输出样例:

67

这道题从摘花生衍生出来,但是题目多了要走两条路线,且不能重复选择同一个地方的要求。思路是让两条路同时走。

考虑使用 f [ i 1 ] [ j 1 ] [ i 2 ] [ j 2 ] f[i_{1}][j_{1}][i_{2}][j_2] f[i1][j1][i2][j2]来表示两条路从 ( 0 , 0 ) (0,0) (0,0)分别走到 ( i 1 , j 1 ) , ( i 2 , j 2 ) (i_1,j_1),(i_2,j_2) (i1,j1)(i2,j2)

接下来考虑解决不能重复选择的问题。
只有当 i 1 + j 1 = = i 2 + j 2 i_1 + j_1 == i_2 + j_2 i1+j1==i2+j2的时候,才会有可能导致两个格子重叠。

因为在两条路线上,只有满足了是在同一个步数,才有可能位于同一个位置,也就是说这是一个必要不充分条件。
只有在这个条件成立的前提下 i 1 = = i 2 i_1 == i_2 i1==i2才可以保证重叠了

所以把状态表示为 f [ k ] [ i 1 ] [ i 2 ] f[k][i_1][i_2] f[k][i1][i2]表示从 ( 0 , 0 ) (0,0) (0,0)走到 ( i 1 , k − i 1 ) (i_1,k-i_1) (i1,ki1) ( i 2 , k − i 2 ) (i_2,k-i_2) (i2,ki2)的可能的路径中能选到数的最大值,k是两条路线各自的横纵坐标的和

划分为四种情况:
1.第一条向下,第二条向下 2.第一条向下,第二条向右
3.第一条向右,第二条向下 4.第一条向右,第二条向右

对于第一种情况,他的上一步情况就可以表示为 f [ k − 1 ] [ i 1 − 1 ] [ i 2 − 1 ] f[k-1][i_1-1][i_2-1] f[k1][i11][i21],状态转移时我们要进行判断两条路是否重叠,如果重叠就是 f [ k − 1 ] [ i 1 − 1 ] [ i 2 − 1 ] + w [ i 1 ] [ j 1 ] f[k-1][i_1-1][i_2-1] + w[i_1][j_1] f[k1][i11][i21]+w[i1][j1],如果没有重叠就是 f [ k − 1 ] [ i 1 − 1 ] [ i 2 − 1 ] + w [ i 1 ] [ j 1 ] + w [ i 2 ] [ j 2 ] f[k-1][i_1-1][i_2-1] + w[i_1][j_1] + w[i_2][j_2] f[k1][i11][i21]+w[i1][j1]+w[i2][j2]

代码:

#include<iostream>
using namespace std;
const int N = 15;int n;
int w[N][N];
int f[2 * N][N][N];int main(){cin >> n;int a, b, c;while (cin >> a >> b >> c, a || b || c) {w[a][b] = c;}for(int k = 2;k <= n+n;k++)for(int i1 = 1;i1 <= n;i1++)for (int i2 = 1; i2 <= n; i2++) {int j1 = k - i1, j2 = k - i2;//判断是否越界if (j1 >= 1 && j1 <= n && j2 >= 1 && j2 <= n) {int t = w[i1][j1];//如果没有重叠,就加上两条路线的if (i1 != i2)t += w[i2][j2];//引用表示int& x = f[k][i1][i2];x = max(x, f[k - 1][i1 - 1][i2 - 1] + t);	//情况1x = max(x, f[k - 1][i1 - 1][i2] + t);		//情况2x = max(x, f[k - 1][i1][i2 - 1] + t);		//情况3x = max(x, f[k - 1][i1][i2] + t);			//情况4}}cout << f[2 * n][n][n];return 0;
}

AcWing.275.传纸条

小渊和小轩是好朋友也是同班同学,他们在一起总有谈不完的话题。

一次素质拓展活动中,班上同学安排坐成一个 m m m n n n 列的矩阵,而小渊和小轩被安排在矩阵对角线的两端,因此,他们就无法直接交谈了。

幸运的是,他们可以通过传纸条来进行交流。

纸条要经由许多同学传到对方手里,小渊坐在矩阵的左上角,坐标 ( 1 , 1 ) (1,1) (1,1),小轩坐在矩阵的右下角,坐标 ( m , n ) (m,n) (m,n)

从小渊传到小轩的纸条只可以向下或者向右传递,从小轩传给小渊的纸条只可以向上或者向左传递。

在活动进行中,小渊希望给小轩传递一张纸条,同时希望小轩给他回复。

班里每个同学都可以帮他们传递,但只会帮他们一次,也就是说如果此人在小渊递给小轩纸条的时候帮忙,那么在小轩递给小渊的时候就不会再帮忙,反之亦然。

还有一件事情需要注意,全班每个同学愿意帮忙的好感度有高有低(注意:小渊和小轩的好心程度没有定义,输入时用 0 0 0 表示),可以用一个 0 ∼ 100 0∼100 0100 的自然数来表示,数越大表示越好心。

小渊和小轩希望尽可能找好心程度高的同学来帮忙传纸条,即找到来回两条传递路径,使得这两条路径上同学的好心程度之和最大。

现在,请你帮助小渊和小轩找到这样的两条路径。

输入格式
第一行有 2 个用空格隔开的整数 m m m n n n,表示学生矩阵有 m m m n n n 列。

接下来的 m m m 行是一个 m × n m×n m×n 的矩阵,矩阵中第 i i i j j j 列的整数表示坐在第 i i i j j j 列的学生的好心程度,每行的 n n n 个整数之间用空格隔开。

输出格式
输出一个整数,表示来回两条路上参与传递纸条的学生的好心程度之和的最大值。

数据范围
1 ≤ n , m ≤ 50 1≤n,m≤50 1n,m50

输入样例:

3 3
0 3 9
2 8 5
5 7 0

输出样例:

34

观察这道题发现两个人互相传纸条,一个人只能向下或者向右,一个人只能向上或者向左,所以我们仍然可以把第二个人传的路线逆向过来,使得问题又一次变成了只能向下或者向右,且找两条最大路线的问题。

代码与上题相似:

#include<iostream>
using namespace std;
const int N = 55;int f[2 * N][N][N];
int w[N][N];
int n, m;int main() {cin >> n >> m;for (int i = 1; i <= n; i++) {for (int j = 1; j <= m; j++) {cin >> w[i][j];}}for (int k = 2; k <= m + n; k++) {for (int i1 = 1; i1 <= n; i1++) {for (int i2 = 1; i2 <= n; i2++) {int j1 = k - i1, j2 = k - i2;if (j1 >= 1 && j1 <= m && j2 >= 1 && j2 <= m) {int t = w[i1][j1];if (i1 != i2)t += w[i2][j2];int& x = f[k][i1][i2];x = max(x, f[k - 1][i1 - 1][i2 - 1] + t);x = max(x, f[k - 1][i1][i2 - 1] + t);x = max(x, f[k - 1][i1 - 1][i2] + t);x = max(x, f[k - 1][i1][i2] + t);}}}}cout << f[m + n][n][n];return 0;
}

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