P2940 贪吃的九头龙
时间: 1000ms / 空间: 65536KiB / Java类名: Main

描述

贪吃的九头龙(dragon.pas/c/cpp)

【问题描述】

  传说中的九头龙是一种特别贪吃的动物。虽然名字叫“九头龙”,但这只是说它出生的时候有九个头,而在成长的过程中,它有时会长出很多的新头,头的总数会远大于九,当然也会有旧头因衰老而自己脱落。 
  有一天,有M个脑袋的九头龙看到一棵长有N个果子的果树,喜出望外,恨不得一口把它全部吃掉。可是必须照顾到每个头,因此它需要把N个果子分成M组,每组至少有一个果子,让每个头吃一组。 
  这M个脑袋中有一个最大,称为“大头”,是众头之首,它要吃掉恰好K个果子,而且K个果子中理所当然地应该包括唯一的一个最大的果子。果子由N-1根树枝连接起来,由于果树是一个整体,因此可以从任意一个果子出发沿着树枝“走到”任何一个其他的果子。 
  对于每段树枝,如果它所连接的两个果子需要由不同的头来吃掉,那么两个头会共同把树枝弄断而把果子分开;如果这两个果子是由同一个头来吃掉,那么这个头会懒得把它弄断而直接把果子连同树枝一起吃掉。当然,吃树枝并不是很舒服的,因此每段树枝都有一个吃下去的“难受值”,而九头龙的难受值就是所有头吃掉的树枝的“难受值”之和。 
  九头龙希望它的“难受值”尽量小,你能帮它算算吗?


例如图1所示的例子中,果树包含8个果子,7段树枝,各段树枝的“难受值”标记在了树枝的旁边。九头龙有两个脑袋,大头需要吃掉4个果子,其中必须包含最大的果子。即N=8,M=2,K=4:

输入格式

  输入文件dragon.in的第1行包含三个整数N (1

输出格式

输出文件dragon.out仅有一行,包含一个整数,表示在满足“大头”的要求的前提下,九头龙的难受值的最小值。如果无法满足要求,输出-1。

测试样例1

输入

8 2 4 
1 2 20 
1 3 4 
1 4 13 
2 5 10 
2 6 12 
3 7 15 
3 8 5

输出

4

备注

该样例对应于题目描述中的例子。

前言:

对不起大家,讲的时候心情不是很好。下面为大家重新整理一下解题思路。

分析:

题目简述:

将一棵树中的节点染成M种颜色,每个节点有且只有一种颜色,在满足以下条件下使得两端颜色相同的边的权值和最小,所有边权均非负。

(1)必须有K个1号颜色的点;

(2)1号节点必须是1号颜色;

(3)每种颜色必须至少有一个节点。如无解,输-1。

无解的情况很明显,当且仅当N-K<M-1时无解

考虑用动态规划来解决。

如果以一棵子树作为一个子结构,分析需要考虑的状态:

(1)根节点的颜色。

(2)1号颜色的个数。

(3)树中颜色的分配情况,如何保证每种颜色都有节点。

初步分析可以得到一种四维的状态:

f[i][j][k][w],表示在以i为根的子树中,有j个1号节点,根染k号颜色,树中已有的颜色用w表示(w是一个二进制数)的状态下最小的权值和。

首先,这个方程用到了状态压缩w,因此对于本题300的数据范围是不现实的,需要继续思考。

假设这样一个问题,仍然是对树染色,可以任意染色,那么只要2种颜色,就可以保证任意一条边两端的颜色不同,联想到这道题,因为1号颜色比较特殊,因此单独处理,而余下的颜色如果大于等于2种,那么无论1号颜色如何染色,都可以保证一条边两边不会出现相同的非1号颜色的情况,换言之,如果M>=3,对答案有贡献的只有1号颜色节点之间的边。这样当M>=3时,可以直接按3处理,这样状态压缩是可以承受的。既然有了这样的优化,k也可以只用0,1来表示,1表示1号颜色,0表示非1号颜色。而M=2时就更简单了,0,1就直接把颜色分开了。

初步分析下来,得到了一个状态数为O(N*K*2*2³),转移为O(K*2*2³),总复杂度为O(N*K²*256)。由于N,K≤300,理论分析是会超时,但实际操作中可以不用循环到K,因为循环的上限可以设为min(K,子树i的总节点数)。这样的话,这个复杂度还是可以承受的。

本题还有优化吗?答案是肯定的。

如果要优化状态,前3维似乎是无法优化的,考虑第4维。之所以一开始要加入这一维,就是担心会存在有一些颜色无法染上的问题,经过后来的分析,发现除了1号颜色会对答案有贡献之外,其他颜色其实是可以被忽略的,因为我们可以保证它们不会对答案造成影响,那么只要有足够多的节点来染除1外的颜色,就可以确保每一种颜色都可以被染上,至于到底在哪里,其实并不重要。这样想,就会发现其实第四维是完全多余的,可以直接略去。

最终状态:

f[i][j][k], 表示在以i为根的子树中,有j个1号节点,根染k号颜色的状态下最小的权值和。

注意:在具体转移时,要先将原来的f[i]复制一份,然后将f[i]清为无穷大,然后用备份的f[i]结合上述方程来计算f[i]的值。因为计算儿子没计算完时的状态是不能保留的,因为他们没有考虑完所有的情况,严格来讲,可以在上述方程中加上1维,表示计算到当前根的第几个儿子,每一次都是有上一次的状态和儿子的最终状态合并。这样就可以用滚动数组或辅助数组的方式来实现

设y是i的一个儿子。

f[i][j][1]=min{f[i][j][1],f[y][k][1]+ pref[i][j-k][1]+value[i][y],f[y][k][0]+ pref[i][j-k][1]}

f[i][j][0]=min{f[i][j][0],

                    f[y][k][0]+ pref[i][j-k][0]+ value[i][y] |if m=2

                    f[y][k][0]+ pref[i][j-k][0]+ value[i][y] , f[y][k][1]+ pref[i][j-k][0]| if m≠2

                   }

初始值,对于每一个i,f[i][0][0]=f[i][1][1]=0.

答案为f[1][K][1]。

AC代码:

#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
#define N 305
struct node{int v,w,next;
}e[N<<1];
int tot,head[N<<1];
int n,m,K;
int sum[N],tmp[N][2],f[N][N][2];
inline void MIN(int &x,int y,int z){if(x>y) x=y;if(x>z) x=z;
}
inline void add(int x,int y,int z){e[++tot].v=y;e[tot].w=z;e[tot].next=head[x];head[x]=tot;
}
void dp(int x,int from){f[x][1][1]=f[x][0][0]=0;sum[x]=1;int i,j,k,y,t;for(i=head[x];i;i=e[i].next){if((y=e[i].v)!=from){dp(y,x);sum[x]+=sum[y];t=(m==2?e[i].w:0);//MIN(f[i][j][1],f[y][k][1]+pref[i][j-k][1]+val[i][y],f[y][k][0]+pref[i][j-k][1]);//MIN(f[i][j][0],f[y][k][0]+pref[i][j-k][0]+val[i][y]{m=2},f[y][k][1]+pref[i][j-k][0]{m!=2});memcpy(tmp,f[x],sizeof f[x]);memset(f[x],127/3,sizeof f[x]);for(j=sum[x];j+1;j--){if(j)for(k=j-1;k+1;k--) MIN(f[x][j][1],tmp[j-k][1]+f[y][k][0],tmp[j-k][1]+f[y][k][1]+e[i].w);for(k=j;k+1;k--) MIN(f[x][j][0],tmp[j-k][0]+f[y][k][0]+t,tmp[j-k][0]+f[y][k][1]);}}}
}
int main(){memset(f,127/3,sizeof f);scanf("%d%d%d",&n,&m,&K);if(n-K<m-1){puts("-1");return 0;}for(int i=1,x,y,z;i<n;i++){scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);add(x,y,z);add(y,x,z);}dp(1,0);printf("%d\n",f[1][K][1]);return 0;
}

转载于:https://www.cnblogs.com/shenben/p/5776712.html

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