01背包+多状态dp

news/2024/12/15 0:20:46/文章来源:https://www.cnblogs.com/basibatuo/p/18607454

01背包+多状态dp

前置知识

dp的四步法(绝对不是水字数)

  1. 确定状态
  2. 确定答案
  3. 确定状态转移方程
  4. 确定初始状态和边界

P7074 [CSP-J2020] 方格取数

题目中所给出的状态是这样的(图一):

但是这样就会导致一个问题, \(i\) 值会访问空的地方,所以这里会有两种方案:

  1. 左上角走到右下角(最短路线)
  2. 三角形取数(题目所给方式)

本体上下之间其实并不存在后效性,因为不能重复经过一个点。

认定一个方向之后只能走原本方向或者右边每一列,行和行之间存在后效性的因为第 \((i,j)\) 的答案可能从第 \(i-1\) 行,第 \(j\) 列到达或者从第 \(i+1\) 行,第 \(j\) 列到达,所以本题解题思路就来了。

dp四步法:

  1. 确定状态

    dp[i][j]表示 \((i,j)\) 能或得到的最大数字之和。

  2. 确定答案

    max{dp[i][1]~dp[i][m]}中的最大值。

  3. 确定状态转移方程

    dp[i][j][0] = max(dp[i-1][j][0], max(dp[i][j-1][1], dp[i][j-1][0])) + a[i][j];
    dp[i][j][1] = max(dp[i+1][j][1], max(dp[i][j-1][1], dp[i][j-1][0])) + a[i][j]; 
    

    注意:

    ​ 以上两个的方程要列不同的for循环,反正我又不给代码

    拓展知识我就不做了,因为我善。

  4. 确定初始状态和边界

    dp数组全部都复制为LONGLONG_MIN

    第一列要初始化,所以还要跑一边循环。

D1238 【例9.11】01背包问题暨01背包问题讲解

当我们开始学这道题的时候,就代表我们开始学01背包了。

但是为了水字数巩固知识点,我先把01背包给讲一下。

01背包理论知识

从名字上就很好理解, \(0\) 代表不选, \(1\) 代表选。

同时对应着dfs中的选和不选问题(驭澄音)。

这种问题一般有3种写法:

  1. 第一种就是最简单并且本人最会的暴搜,只要数据不大,优势在我。
  2. 第二种就是本人最不会的贪心。这里的贪心可贪多个值,比何坤还能贪
  3. (第三种写法在后面)。

接下来我们要用贪心的角度想一下这道题:

  1. 按照重量贪。

    容量10

    物品1 物品2 物品三
    重量 10 6 4
    价值 1 0.1 0.1

    重量贪:物品2+物品3=0.1+0.1=2

    正常:物品1=10

    直接过

  2. 按照价格贪。

    容量10

    物品1 物品2 物品三
    重量 10 6 4
    价值 10 8 4

    价格贪:物品1=10

    正常:物品2+物品3=8+4=12

    也过

  3. 按照性价比贪。

    容量10

    物品1 物品2 物品三
    重量 8 6 4
    价值 10 7 4
    性价比 1.25 0.86 1

    性价比贪:物品1=10

    正常:物品2+物品3=7+4=11

    也过

看得出来,贪心的每一个方法都有hack。

不藏了,我们现在直接拿出我们的dp吧。

温馨提示:

​ 01背包属于多状态dp

​ 时间复杂度: \(O(n*m)\)

​ 空间复杂度: \(O(n*m)\)

解题

这题给定一个容量为 \(m\) 的背包,现在有 \(n\) 件物品,每件物品只有一个,问从中任意挑选装入到背包
之中可以获取的最大价值。

  1. 确定状态:

    dp[i][j]代表着前面 \(i\) 件商品,任意挑选装入到背包容量为 \(j\) 的背包之中可以获取到的最大价值。

    \(j\) 是背包的容量,背包可以不装满。

  2. 确定答案

    dp[n][m]
    max{dp[1][m]~dp[i][m]}
    以上两种都是对的。
    这个题目的答案存在单调性,物品数量越多,挑选的自由度越高,答案是非下降的
    
  3. 确定状态转移方程

    第一种

    ​ 第i件物品准备装入

    ​ 分两种情况

    ​ 装得下:dp[i-1][j-w[i]]+val[i]

    ​ 装不下:dp[i-1][j]

    第二种

    ​ 第i件物品不准备装入

    dp[i - 1][j]

    合并之后发现,只有装得下和装不下两种情况。

    所以代码如下:

    dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - w[i]] + val[i]); //装入第i件物品和不装入第i件物品做选择
    ff(i, 1, n)ff(j, 0, w)if (j >= w[i]) //装得下,所以有两种选择dp[i][j] = max(dp[i - 1][jl, dp[i - 1][j - w[i]] + val{i]) ;elsedp[i][j] = dp[i - 1][j]; //装不下不装入
    
  4. 确定初始状态和边界

    dp[0][0]=0;//不选任何物品放入到容量为0的背包之中,答案就是0 (真实存在)
    dp[i][0]=0;//选择前i件物品放入到容量为0的背包之中,答案就是0(真实存在)
    dp[0][j]=0; //选择前0件物品放入到背包容量为j的背包之中,答案是0(实际不存在的)
    

D1253 Charm Bracelet

这题就是D1238 【例9.11】01背包问题的数据加强版。

这题只需要把dp改成一维数组,然后在用个pre数组存储上一次的答案按就可以了,没啥好说的。

P1802 5 倍经验日

这题也跟D1253 Charm Bracelet一样,都是拿这个D1238 【例9.11】01背包问题模板题改的。

这题主要是long long的问题和失败也加分,其他的也都没有了。

结(24/12/15/0:15)

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