11079 可以移动的石子合并

11079 可以移动的石子合并(必做)

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题型: 编程题   语言: C++;C;VC;JAVA

Description

有n堆石子形成一行(a1,a2,…,an,ai为第i堆石子个数),现要将石子合并成一堆,规定每次可选择至少2堆最多k堆移出然后合并,每次合并的分值为新堆的石子数。
若干次合并后,石子最后肯定被合并为一堆,得分为每次合并的分值之和。
现在求解将这n堆石子合并成一堆的最低得分和最高得分。




输入格式

两行。第一行n和k,第二行a1 a2 … an,每个ai(1<=i<=n)表示第i堆石子的个数,n<=100,2<=k<=n。



输出格式

仅一行,为石子合并的最低得分和最高得分,中间空格相连。



输入样例

7 3
45 13 12 16 9 5 22



输出样例

199 593
 
  

提示

此题贪心算法求解.
给这题标记标签"dp"方法是同学所为,并非老师标注.动规不是不可以,但有更好更快的贪心解法的.

如7堆石头,每次可选择最少2堆最多3堆合并,可以如下这样合并:
第1次合并:45+22=67
第2次合并:67+16=83
第3次合并:83+13=96
第4次合并:96+12=108
第5次合并:108+9=117
第6次合并:117+5=122
合并的总分值:67+83+96+108+117+122=593,593已是最大分值。

也可以这样合并:
第1次合并:5+9+12=26
第2次合并:13+16+22=51
第3次合并:45+51+26=122
合并的总分值:26+51+122=199,199已是最小分值。

因此此题贪心的方法如下:

(1)保证每次选两堆最多的,合并直至只剩一堆为止,能获得最大得分;
这个和huffman树构造是相同的,不再详述!

(2)保证每次选k堆最少的,合并直至只剩一堆为止,能获得最小得分。
这个是多元huffman树的构造。要注意的是:在合并之前,若n%(k-1)!=1,说明合并到最后一轮时,剩下不是k堆(而是比k堆少),这样算的并不是最小得分,
而必须在合并之前添加若干个为0的虚拟堆,目的为凑成的堆数保证每次都能有k堆合并(包括最后一次)最后合并为1堆。
因此,在合并前作如下处理:

//假设石头每堆个数放于stone[1]~stone[n],且stone[n]之后最多k-1个数组单元为可写;
while (n % (k - 1) != 1)
{
        n++;
        stone[n]=0;
}
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <algorithm>
using namespace std;
int stone[100]={0};
int stone1[100]={0};
int k,n;
bool cmp(int a,int b){
    return a>b;
}
int findMax(){
    for(int i=0;i<n;i++) // 复制新数组
        stone1[i]=stone[i];
    int res=0;
    int sum=stone1[n-1]; // 取最大数
    for(int i=n-2;i>=0;i--){
        sum+=stone1[i];
        res+=sum;
    }
    return res;
}
int findMin(){
    int res=0;
    int len=n; // 取长度
    while(len%(k-1)!=1) len++; //补齐k的整数个
    while(len>=k){  //注意是大于等于
            sort(stone,stone+n,cmp);  //从大到小排序
            int sum =0;//每次都重新计算
        for(int j=len-1;j>len-1-k;j--){
            sum += stone[j];
        }
        res+= sum;  //累计得分
        len = len-k+1; //长度减k-1
        stone[len-1] = sum; //合并结果放到队尾
    }
    return res;
}
int main()
{
    freopen("in.txt","r",stdin);
    cin >> n >> k;
    for(int i=0;i<n;i++)
    cin >> stone[i];
    sort(stone,stone+n);
    cout << findMin()<<" "<<findMax()<<endl;
    return 0;
}

 

做如下两个模型的石子合并,如下模型石子都不能移动出列,且合并都仅发生在相邻两石子中: (1)第一个模型:一行排列且相邻合并 有n石子形成一行(a1,a2,…,anai为第i石子个数),相邻两合并合并的分值为新石子数。求合并一堆的最低得分和最高得分。 (2)第二个模型:一圈排列且相邻合并 有n石子形成首位相连的一个环形(a1,a2,…,anai为第i石子个数an和a1相邻),相邻两合并合并的分值为新石子数。求合并一堆的最低得分和最高得分。 例如4石子,每石子个数:9 4 4 5 若排一行,最小分值:(4+4)+(8+5)+(9+13)=43,最大分值:(9+4)+(13+4)+(17+5)=52。 若排圈状,最小分值:(4+4)+(8+5)+(9+13)=43,最大分值:(9+5)+(14+4)+(18+4)=54。 此题以第一模型的最低得分为例,很多同学想着采用总是从最小的相邻两下手的思想,最后获得的也就是最低得分。但这个贪心策略是不对的。 如下反例: 石子:9 4 6 1 5 贪心策略: 9 4 6 6 6 9 10 6 10 9 16 16 25 25 得分共计:6+10+16+25=57 但9 4 6 1 5 若如下方式合并13 6 1 5 13 13 6 6 6 13 12 12 25 25 13+6+12+25=56 或 9 4 6 6 6 9 4 12 12 13 12 13 25 25 6+12+13+25=56 后两种方式合并出的56都比贪心策略的57来的更低,因为总选择最小的相邻两合并,并不能保证后续每步都可以最小,也许这轮最小导致后续几轮分值较大。 Input 两行。第一行n,第二行a1 a2an,每个ai(1<=i<=n)表示第i石子个数,n<=100 Output 两行。第一行是第一个模型的最低得分和最高得分,中间空格相连,第二行是第二个模型的最低得分和最高得分,中间空格相连。 Sample Input 4 9 4 4 5 Sample Output 43 52 43 54 Hint 第一个石子合并模型,和书上3.1节的矩阵连乘问题类似. 假设m[i,j]为合并石子ai…aj, 1≤i≤j≤n,所得到的最小得分,若没有“合并”这个动作,则为0。原问题所求的合并最小值即为m[1,n]。 递推公式如下,其中min表示求最小,sum表示求和. (1) m[i,j]=0, if i=j (2) m[i,j]=min{m[i,k]+m[k+1][j] | for i<=k<j} + sum{a(t) | for i<=t<=j}, if i<j 至于求最大值完全同理. 至于第二个石子合并的环行模型,完全可以转化为第一个模型来求解.
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