《男人八题》之—多重背包的单调队列优化与二进制优化
多重背包就是背包问题加了个次数每个物品可以选s次,很容易想到的代码就是在状态转换中再加一个循环从0到s,但这样大数据会超时,所以有了很多
优化方案。
二进制优化:
每个物品可以选的次数都是不同的,有一种想法是把这可以选s次的物品拆成s个物品,这样就只涉及选与不选,就简化成了01背包问题但还是会超时,因
为拆成了s个但其实没必要我们只需要拆成log2(n)个就可以了,转换成二进制,举个例子,比如说7,7的二进制是111,111以内的数都可以用100,10,1来表示,也就是十进制的1,2,4,但7是特殊情况或者比如说10,同样拆成1、2、4。1、2、4,可以表示7以内的数而我想表示10以内的书就只需要再加个3就可以了,dddd。
然后这样代码复杂度就不是O(nvs)而是O(nvlog2(s))。
代码:
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单调队列优化:
这个巨难我看大佬解析看懂的,原解析在这
作者:lys
链接:https://www.acwing.com/solution/content/6500/
来源:AcWing
首先先从完全背包的思路出发dp[i][j] 表示将前 i 种物品放入容量为 j 的背包中所得到的最大价值dp[i][j] = max(不放入物品 i,放入1个物品 i,放入2个物品 i, … , 放入k个物品 i),这里 k 要满足:k <= s, j - kv >= 0,不放物品 i = dp[i-1][j],放k个物品 i = dp[i-1][j - kv] + kw,dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-v] + w, dp[i-1][j-2v] + 2w,…, dp[i-1][j-kv] + k*w)。
然后我们优化成了一维,适当的调整循环条件,我们可以重复利用dp数组来保存上一轮的信息,我们令 dp[j] 表示容量为j的情况下,获得的最大价值,那么,针对每一类物品 i ,我们都更新一下 dp[m] –> dp[0] 的值,最后 dp[m] 就是一个答案。
dp[m] = max(dp[m], dp[m-v] + w, dp[m-2v] + 2w, dp[m-3v] + 3w, …)
接下来,我们把 dp[0] –> dp[m] 写成下面这种形式
dp[0], dp[v], dp[2v], dp[3v], … , dp[kv]
dp[1], dp[v+1], dp[2v+1], dp[3v+1], … , dp[kv+1]
dp[2], dp[v+2], dp[2v+2], dp[3v+2], … , dp[kv+2]
…
dp[j], dp[v+j], dp[2v+j], dp[3v+j], … , dp[kv+j]
因为kv+j一定可以等于m,所以很容易想到可以把这些分为j个类,每一类中的值,都是在同类之间转换得到的,也就是说,dp[kv+j] 只依赖于 { dp[j], dp[v+j], dp[2v+j], dp[3v+j], … , dp[kv+j] },因为我们需要的是{ dp[j], dp[v+j], dp[2v+j], dp[3v+j], … , dp[kv+j] } 中的最大值,可以通过维护一个单调队列来得到结果。这样的话,问题就变成了 j 个单调队列的问题。所以,我们可以得到:
dp[j] = dp[j]
dp[j+v] = max(dp[j] + w, dp[j+v])
dp[j+2v] = max(dp[j] + 2w, dp[j+v] + w, dp[j+2v])
dp[j+3v] = max(dp[j] + 3w, dp[j+v] + 2w, dp[j+2v] + w, dp[j+3v])
…
但是,这个队列中前面的数,每次都会增加一个 w ,所以我们需要做一些转换
dp[j] = dp[j]
dp[j+v] = max(dp[j], dp[j+v] - w) + w
dp[j+2v] = max(dp[j], dp[j+v] - w, dp[j+2v] - 2w) + 2w
dp[j+3v] = max(dp[j], dp[j+v] - w, dp[j+2v] - 2w, dp[j+3v] - 3w) + 3w
…
这样,每次入队的值是 dp[j+kv] - kw
key:
维护队列元素的个数,如果不能继续入队,弹出队头元素
维护队列的单调性,即:尾值 >= dp[j + kv] - kw
代码:
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