题目描述 Description
农民John准备建一个栅栏来围住他的牧场。他已经确定了栅栏的形状,但是他在木料方面有些问题。当地的杂货储存商扔给John一些木板,而John必须从这些木板中找出尽可能多所需的木料。
当然,John可以切木板。因此,一个9英尺的木板可以切成一个5英尺和一个4英尺的木料 (当然也能切成3个3英尺的,等等)。John有一把(完美的)梦之锯,因此他在切木料时,不会有木料的损失。
所需要的栅栏长度可能会有重复(比如,一个3英尺和另一个3英尺长的栅栏可能同时都需要)。所需要的木料规格都已经给定。你不必切出更多木料,那没有用。
输入描述 Input Description
第1行: N (1 <= N <= 50), 表示提供的木板的数目
第2行到第N+1行: N行,每行包括一个整数,表示各个木板的长度。
第N+2行: R (1 <= R <= 1023), 所需木料的数目
第N+3行到第N+R+1行: R行,每行包括一个整数(1 <= ri <= 128)表示所需木料的长度。
输出描述 Output Description
只有一行,一个数字,表示能切出的最多的所需木料的数目。当然,并不是任何时候都能切出所有所需木料。
样例输入 Sample Input
4
30
40
50
25
10
15
16
17
18
19
20
21
25
24
30
样例输出 Sample Output
7
数据范围及提示 Data Size & Hint
USACO译题 4.1.2
解题思路:
一、一个发现:
我们很容易就可以发现若能满足a块木料,则必能满足最小的a块木料;所以当我们将木料排序之后,被切出的木料将在一个前缀区间里,所以我们发现这个答案是具有单调性的,所以我的第一直觉是二分答案,判断前a块木料是否能被切出。
那么如何判断呢?我的第一直觉就是贪心。
二、尝试贪心:
1、策略:我的贪心策略是把最大的木料给能切出它的最小的木板切,直到木料用尽或不存在这样的木板为止。
2、反例:可是当我兴高采烈把程序交上去时,才发现它只能得75分。(竟然得了75分!)反例来自当最大的木料与最小的木板之差小于最小的木料时,它会造成冗余的浪费。如:用6,7切出2,3,3,5,这样贪心会得到3,虽然实际上它显然是4。
3、继续尝试,我们却发现我们想不到更好的贪心了。。
三、DFS:
于是我又开始尝试暴力搜索,但是在DFS的时候却忘了一得到的结论,实际上它能很好地缩小搜索树的形态的。
我当时的做法是:暴力枚举每个木料,令其被N个木板切或不切,直到搜出最优解。
想到的一个最优化剪枝是若当前剩余的可用木板(不小于尚未被切的最小木料)的总和小于更新更优解所需的木料,则剪枝;这样的话,需要我们按照木料从小到大的数据搜索。
这样的话。。只能得67分,还不如贪心呢。
当然。。这其实也很有可能是因为我犯了一个错误,就是实际上,我每次判断当前剩余可用木板实际上都应用O(n)的时间复杂度扫一遍才对,但我在这里。。犯了一个比较奇葩的错误,导致实际上削弱了这个剪枝的强度。
四、对DFS的改进:
1、来自一的改进,将N个木板升序排序,从第一个木板开始搜索,不存在不被切的状态了,这样搜索树的深度就是答案了。
2、来自二的改进,先贪出一个较优解,再用这个较优解做最优化剪枝。
3、来自三中的剪枝可以得以继续延用。
4、来自题解的剪枝:我们(题解)发现,这个题木料一共有1024块,但却落在[1,128]∩N的范围内,这说明有很多块木料会是一样的,DFS的时候会算出它们的排列,这浪费了我们大量时间却没有任何意义。所以我们干脆让它有序好了,即令若干块长度相同的木料被切的木板序号不下降或不上升即可。
5、但是有了上述四个剪枝以后,我们还是会TLE,所以题解又提供了一个蛋疼剪枝,就是将每一个状态的木板也排序,对于若干个相同的木板,只试切第一个即可,即若令剪枝3中序列不下降,就切编号最小的那个;若令剪枝3中序列不上升,就切编号最大的那个。当然实际上这个剪枝之所以够强,我想主要是由于数据的原因。
那么有了以上五个剪枝,我们是可以A掉这道题了的,但尤其是第四个剪枝,难免有卡数据的嫌疑。实际上,我们还有真正优秀的算法,并不需要这种来自数据的剪枝。
五、迭代加深搜索:
1、让我们继续沿用一中的思路,如果是二分+DFS判定呢?对!这样一来,搜索最优解就转变成了搜索可行解,这就为我们提供了新的优化方向。
2、四中改进1,2,3,4显然可以继续沿用,当然如果已贪出较优解就不需要再二分了,但这还是不够的,那么更牛的优化来自哪里呢?是来自搜索顺序的,搜索顺序对搜索最优解并不能造成太大的影响,但对于搜索可行解可就大不一样了,改变搜索顺序往往能起到非常惊人的效果。比如本题中,先切大木料显然要比先切小木料更优!这样的话我们发现剪枝3可以做某种程度的改动了,即其并不再需要每次都O(n)的扫描了,而是再切的时候判断剩余木料和最小木料的大小即可,因为最小木料一定是最后被切出来的。这样,究竟是使它增强了还是减弱了呢。。。还真不好说,毕竟搜索顺序都改变了。
3、但是这里同样需要注意一个问题,就是再搜索可行解的时候,需要中间强行return,这时千万不要忘了回溯,我在这个地方蛋疼了好久。
综,至此我们已经非常完美的解决本题了,即使是最大数据,运行时间也在0.004s.
#include<iostream> using namespace std; #include<cstdio> #include<cmath> #include<cstring> #include<algorithm> int ans,N,M,s[2000],a[100],b[2000],sum; inline bool dfs(int x,int pred){ if(!x)return 1; if(sum<s[x])return 0; sum-=b[x]; for(int i=x<ans&&b[x]==b[x+1]?pred:0;i<N;++i){ if(i<N&&a[i]==a[i+1])continue; if(a[i]>=b[x]){ a[i]-=b[x]; if(a[i]<b[1])sum-=a[i]; if(dfs(x-1,i)){ if(a[i]<b[1])sum+=a[i]; sum+=b[x]; a[i]+=b[x]; return 1; } if(a[i]<b[1])sum+=a[i]; a[i]+=b[x]; } } sum+=b[x]; return 0; } inline bool check(short m){ short x,minx,j,i,tmp[104]; for(i=0;i<N;++i)tmp[i]=a[i]; for(i=m;i;--i){ x=-1,minx=0x7fff; for(j=0;j<N;++j) if(tmp[j]>=b[i]&&tmp[j]<minx){ minx=tmp[j]; x=j; } if(x>-1)tmp[x]-=b[i]; else return 0; } return 1; } char * ptr=(char *)malloc(1000000); inline void in(int &x){ while(*ptr<‘0‘||*ptr>‘9‘)++ptr; x=0; while(*ptr>47&&*ptr<58)x=x*10+*ptr++-‘0‘; } int main(){ fread(ptr,1,1000000,stdin); in(N); int i; for(i=0;i<N;++i)in(a[i]),sum+=a[i]; in(M); for(i=1;i<=M;++i)in(b[i]); sort(b+1,b+M+1); sort(a,a+N); b[M+1]=-1; for(i=1;i<=M;++i)s[i]=s[i-1]+b[i]; short l=0,r=M; if(check(r)){ printf("%hd",r); return 0; } while(r-l>1){ short m=(l+r)>>1; if(check(m))l=m; else r=m; } ans=r; while(ans<=M&&dfs(ans,N))++ans; printf("%d",ans-1); }