石子合并問題



石子合并動態規劃解決

在一個圓形操場的四周擺放著n堆石子。現要將石子有次序地合并成一堆。規定每次只能選擇相鄰的兩堆石子合并成新的一堆,并將新的一堆石子數記為該次合并的得分。試設計一個算法,計算出將n堆石子合并成一堆的最小得分和最大得分。
測試用例:
4(石子的堆數)
4 4 5 9(每一堆的石子數目)
輸出: 43 54

分析:

首先,注意這是圓形的操場,石子堆圓形擺放,也就是最后一堆石子可以和第一堆石子合并,可以通過不同石子堆分別打頭排列,解決這個問題。
  因為用的方法是動態規劃,所以肯定要為數組首先打好底,這樣后續操作才能在此基礎上進行。
  此題與矩陣連乘問題相比,先計算每一堆石子自己合并的情況(這就是數組打底),然后一個循環,r控制2堆,3堆,4堆.......n堆石子合并;每i堆石子合并的時候,需要控制起始位置,i代表從哪一堆開始合并,j代表到哪一堆合并結束。
  這樣,i,j就控制了一個范圍,在這個范圍內分成r堆合并。但究竟r在哪個地方分開,才能獲得最優值,我們是不知道的,需要i,j范圍都遍歷看一看。
  還有就是遞推公式,類比矩陣連乘問題理解,i到k的計算量+k到j的計算量+i到j的石子總數,就是當前m[i][j]的值,代表i堆到j堆合并的最大(最小)得分。

#include<stdio.h>
#define n 4   // 4堆石子 
int stone[n]={4,4,5,9};

int Max(){
    int m[n][n]={0};   //m[i][j]是i堆到j堆合并的最大得分 
    int i,j,k,r,t;
    int sum=0;   //i堆到j堆的石子數 
    //每一堆自己合并
    for(i=0;i<n;i++)
        m[i][i]=0; 
    //兩堆以上合并
    for(r=2;r<=n;r++){
        for(i=0;i<=n-r;i++){
            j=i+r-1;
            sum=0;
            for(k=i;k<=j;k++)
                sum+=stone[k];
            m[i][j]=m[i][i]+m[i+1][j]+sum;
            for(k=i+1;k<j;k++){
                t=m[i][k]+m[k+1][j]+sum;
                if(t>m[i][j])
                    m[i][j]=t;
            }        
        }
    }
    return m[0][n-1];
}

int Min(){
    int m[n][n]={0};   //m[i][j]是i堆到j堆合并的最大得分 
    int i,j,k,r,t;
    int sum=0;   //i堆到j堆的石子數 
    //每一堆自己合并
    for(i=0;i<n;i++)
        m[0][0]=0; 
    //兩堆以上合并
    for(r=2;r<=n;r++){
        for(i=0;i<=n-r;i++){
            j=i+r-1;
            sum=0;
            for(k=i;k<=j;k++)
                sum+=stone[k];
            m[i][j]=m[i][i]+m[i+1][j]+sum;
            for(k=i+1;k<j;k++){
                t=m[i][k]+m[k+1][j]+sum;
                if(t<m[i][j])
                    m[i][j]=t;
            }        
        }
    }
    return m[0][n-1];
}
int main(){
    int max=0,min=10000;
    int temp=0,tmax,tmin; 
    for(int i=0;i<n;i++){
        temp=stone[0];               //因為是圓形的,不斷輪換,每個元素都打頭,
        for(int j=0;j<n-1;j++){      //就實現了最后一堆石子和第一堆的合并
            stone[j]=stone[j+1];
        }
        stone[n-1]=temp;
        tmax=Max();
        tmin=Min();
        if(tmax>max)
            max=tmax;
        if(tmin<min)
            min=tmin;
    } 
    printf("最大:%d\n最小:%d\n",max,min);   
    return 0;
} 
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