【降维解法:最大字段和-最大子矩阵和-最终版最大子长方体和】【UVA10755】Garbage Heap...
突然感觉刷完这一套专题后 码力有了质的飞跃,fighting 努力会有结果!
最大字段和是一个很经典的问题 O(n)算法
而对于最大子矩阵和
可以思考一个这样的想法
枚举上下边界i,j把i到j这一段的矩阵上下挤压成一个序列
对于i到j的最大子矩阵和问题=求这个序列的最大字段和
所以 复杂度为O(n^3)
而对于最大子长方体和
依旧 先枚举上下边界 使问题变成最大子矩阵和
复杂度 O(n^5)
这种降维解题的思维方式 十分不错
具体看下面这个题
废料堆(Garbage Heap, UVa 10755)
有个长方体形状的废料堆,由A×B×C个废料块组成,每个废料块都有一个价值,可正可负。现在要在这个长方体上选择一个子长方体,使组成这个子长方体的废料块的价值之和最大。
【输入格式】
输入的第一行为数据组数T(T≤15)。每组数据的第一行为3个整数A, B,C(1≤A,B, C≤20)。接下来有A×B×C个整数,即各个废料块的价值,每个废料块的价值的绝对值不超过231。如果给每个废料块赋予一个空间坐标(一个角为(1,1,1),对角线的另一端为(A,B,C)),则这些废料块在输入文件中的出现顺序为:(1,1,1),(1,1,2), …, (1,1,C), (1,2,1), …,(1,2,C), …, (1,B,C), …, (2,1,1), …, (2,B,C), …, (A,B,C)。
【输出格式】
对于每组数据,输出最大子长方体的价值和。
贴下刘汝佳老师的解释
还是老规矩,先想一个正确但低效的方法。枚举x,y,z的上下界x1, x2, y1, y2, z1, z2,然后比较这O(n6)个长方体的价值和,而每个长方体还需要O(n3)时间累加出价值和,所以总时间复杂度为O(n9),即使对于n≤20这样的规模,也太大了。
解决高维问题的常见思路是降维。让我们先来看看本题的二维情况:给定一个数字矩阵,求一个和最大的连续子矩阵。借用上题的思路,我们枚举上下边界y1和y2(规定x从左到右递增,y从上到下递增),则问题转化为了一维问题,如图1-32所示。? ? ? ? ?
? ? ? ? ?
-1 -2 8 3 1
-5 1 2 -7 -14 -2 10 -3 11
1 3 2 -4 5
9 -4 -2 5 6
? ? ? ? ?
图 1-32
注意,右图这个一维问题中的一个元素对应左图4个灰色格子的数之和。比如,(-1)+(-5)+1+9=4,(-2)+1+3+(-4)=-2等。
为了节省时间,这4个元素不能再用一重循环来累加得到,否则时间复杂度会变成O(n4)。我们得想办法让这些元素可以在O(1)时间内得到,这样,二维问题才能在O(n3)时间内解决。
解决方法仍然是前面曾多次使用的递推法:设sum(x,y1,y2)表示满足y1≤y≤y2的所有格子(x,y)里的数之和,则当y1<y2时,sum(x,y1,y2)=sum(x,y1,y2-1)+A[x][y2]。这样,可以事先在O(n3)时间内算出整个sum数组,则所有一维问题中的元素都可以在O(1)时间内得到,完整的二维问题在O(n3)时间内得到了解决。
上述两种方法都可以很方便地推广到三维情形,时间复杂度为O(n5)。因为三维情况下的n很小,因此前面所说的空间问题并不严重。下面是算法一的完整代码,它用三维数组S保存以(x,y,z)为“右下角”的长方体的元素和。代码效率不算高,但读者很容易把它推广到四维或更高维的情形。
简单易懂 就不多说了
贴代码:
#include <cstdio> #include <cstdlib> #include <cmath> #include <cstring> #include <ctime> #include <algorithm> #include <iostream>#include <sstream>#include <string>#define oo 0x13131313const int maxn=22; using namespace std;int A,B,C;long long STEP1[maxn][maxn][maxn];long long ans=-9223372036854775100;void input(){cin>>A>>B>>C;ans=-9223372036854775100;for(int i=1;i<=A;i++)for(int j=1;j<=B;j++)for(int k=1;k<=C;k++){cin>>STEP1[i][j][k];}for(int i=1;i<=A;i++)for(int j=1;j<=B;j++)for(int k=1;k<=C;k++){STEP1[i][j][k]+=STEP1[i-1][j][k];}}long long STEP3[maxn];long long STEP2[maxn][maxn];void get_STEP3(int a,int b){for(int i=1;i<=C;i++)STEP3[i]=STEP2[b][i]-STEP2[a-1][i];for(int i=1;i<=C;i++){if(STEP3[i-1]>0)STEP3[i]+=STEP3[i-1];if(STEP3[i]>ans) ans=STEP3[i];}}void get_STEP2(int a,int b){for(int i=1;i<=B;i++)for(int j=1;j<=C;j++)STEP2[i][j]=STEP1[b][i][j]-STEP1[a-1][i][j];for(int i=1;i<=B;i++)for(int j=1;j<=C;j++)STEP2[i][j]+=STEP2[i-1][j];for(int i=1;i<=B;i++)for(int j=i;j<=B;j++){get_STEP3(i,j);}}void solve(){for(int i=1;i<=A;i++)for(int j=i;j<=A;j++){get_STEP2(i,j);}}int main(){//freopen("a.in","r",stdin);//freopen("a.out","w",stdout);int T;cin>>T;while(T--){input();solve();cout<<ans<<endl;if(T!=0) cout<<endl;}return 0;}
转载于:https://www.cnblogs.com/zy691357966/p/5480441.html
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