算法设计与分析——多边形游戏(DP)

1、问题描述:  

给定N个顶点的多边形,每个顶点标有一个整数,每条边上标有+(加)或是×(乘)号,并且N条边按照顺时针依次编号为1~N。下图给出了一个N=4个顶点的多边形。

游戏规则 :(1) 首先,移走一条边。

        (2) 然后进行下面的操作: 选中一条边E,该边有两个相邻的顶点,不妨称为V1和V2。对V1和V2顶点所标的整数按照E上所标运算符号(+或是×)进行运算,得到一个整数;用该整数标注一个新顶点,该顶点代替V1和V2 。 持续进行此操作,直到最后没有边存在,即只剩下一个顶点。该顶点的整数称为此次游戏的得分(Score)。

    2、问题分析:

   解决该问题可用动态规划中的最优子结构性质来解。

  设所给的多边形的顶点和边的顺时针序列为op[1],v[1],op[2],v[2],op[3],…,op[n],v[n] 其中,op[i]表示第i条边所对应的运算符,v[i]表示第i个顶点上的数值,i=1~n。

  在所给的多边形中,从顶点i(1<=i<=n)开始,长度为j(链中有j个顶点)的顺时针链p(i,j)可表示为v[i],op[i+1],…,v[i+j-1],如果这条链的最后一次合并运算在op[i+s]处发生(1<=s<=j-1),则可在op[i+s]处将链分割为两个子链p(i,s)和p(i+s,j-s)。

  设m[i,j,0]是链p(i,j)合并的最小值,而m[i,j,1]是最大值。若最优合并在op[i+s]处将p(i,j)分为两个长度小于j的子链的最大值和最小值均已计算出。即:

   a=m[i,s,0]  b=m[i,s,1]  c=m[i,s,0]  d=m[i,s,1]

  (1) 当op[i+s]=’+’时

    m[i,j,0]=a+c ;m[i,j,1]=b+d

   (2) 当op[i+s]=’*’时

     m[i,j,0]=min{ac,ad,bc,bd} ; m[i,j,1]=max{ac,ad,bc,bd}

 由于最优断开位置s有1<=s<=j-1的j-1中情况。 初始边界值为 m[i,1,0]=v[i]   1<=i<=n m[i,1,1]=v[i]   1<=i<=n

因为多变形式封闭的,在上面的计算中,当i+s>n时,顶点i+s实际编号为(i+s)modn。按上述递推式计算出的m[i,n,1]记为游戏首次删除第i条边后得到的最大得分。

代码如下:

 1 //2015.5.2:——Anonymous
 2 #include<string.h>
 3 #include<stdio.h>
 4 int v[101];
 5 int n;
 6 char op[101];
 7 int minf,maxf;
 8 int m[101][101][2];
 9 void minMax(int i,int s,int j)
10 {
11     int e[5];
12     int a=m[i][s][0],
13         b=m[i][s][1],
14         r=(i+s-1)%n+1,
15         c=m[r][j-s][0],
16         d=m[r][j-s][1];
17     if(op[r]==‘t‘)
18     {
19         minf=a+c;
20         maxf=b+d;
21     }
22     else
23     {
24         e[1]=a*c;
25         e[2]=a*d;
26         e[3]=b*c;
27         e[4]=b*d;
28         minf=e[1];
29         maxf=e[1];
30         for(int k=2; k<5; k++)
31         {
32             if(minf>e[k])
33                 minf=e[k];
34             if(maxf<e[k])
35                 maxf=e[k];
36         }
37     }
38 }
39 int main()
40 {
41     memset(m,0,sizeof(m));
42     scanf("%d",&n);
43     getchar();
44     for(int i=1; i<=n; i++)
45     {
46         scanf("%c",&op[i]);
47         scanf("%d",&v[i]);
48         m[i][1][0]=v[i];
49         m[i][1][1]=v[i];
50         getchar();
51     }
52     for(int j=2; j<=n; j++)//链的长度
53         for(int i=1; i<=n; i++)//删掉第i条边
54             for(int s=1; s<j; s++)//断开的位置
55             {
56                 minMax(i,s,j);
57                 if(m[i][j][0]>minf)
58                     m[i][j][0]=minf;
59                 if(m[i][j][1]<maxf)
60                     m[i][j][1]=maxf;
61             }
62     int temp=m[1][n][1];
63     for(int i=2; i<=n; i++)
64     {
65         if(temp<m[i][n][1])
66             temp=m[i][n][1];
67     }
68     printf("%d\n",temp);
69     return 0;
70 }

测试数据:

输入:

4
t -7 t 4 x 2 x 5

输出:
33

计算复杂性分析:

  与凸多边形最有三角剖分问题类似,上述算法需要O(n3)计算时间。

时间: 2024-11-10 00:54:28

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