CSU1980: 不堪重负的树(区间DP)

时间:2023-01-02 11:24:09

CSU1980

Description

小X非常喜欢树,然后他生成了一个大森林给自己玩。
玩着玩着,小X陷入了沉思。

  • 一棵树由N个节点组成,编号为i的节点有一个价值Wi。
  • 假设从树根出发前往第i个节点(可能是树根自己),一共需要经过Di个节点(包括起点和终点),那么这个节点对这棵树产生的负担就是Di与Wi的乘积。
  • 对于一棵树而言,这棵树的负担值为所有节点对它产生的负担之和。

小X学习了dfs,如果他知道树的结构,他当然可以很容易地算出树的负担值。可是现在沉思中的小X并不知道树的结构形态,他只知道一棵二叉树的中序遍历以及每个节点的价值,那么这棵二叉树可能的最小负担值是多少呢?

Input

第一行为一个正整数T(T≤20)表示数据组数。
每组数据包括三行。
第一行为一个正整数N(N≤200)。
第二行为N个正整数Wi(Wi≤108),表示编号为i的节点的价值。
第三行为N个正整数Pi(Pi≤N),为一个1~N的排列,表示二叉树的中序遍历结果。

Output

对于每组数据,输出一行一个正整数,表示这棵树可能的最小负担值。

Sample Input

2
4
1 2 3 4
1 2 3 4
7
1 1 1 1 1 1 1
4 2 3 5 7 1 6

Sample Output

18
17

Hint

对于第一个样例,树根为3,3的左儿子是2,3的右儿子是4,2的左儿子是1,这样构成的树可以达到最小负担。
对于第二个样例,对应的满二叉树可以达到最小负担。

Source

2017年8月月赛

Author

devember

题意:

给出一颗二叉树的中序遍历以及每一个节点的价值,给出负担值的计算公式,求一棵最小负担值的树。其中,根节点的负担就是自身的价值。

分析:

理解这道题,先得从输入数据开始:

第一行T表示数据组数;第二行N代表树的节点数;第三行N个整数Wi,代表编号为i的节点的价值;第四行N个整数Pi,表示中序遍历的结果。

(特别注意:这里的pi和wi不是一一对应的!!!)

首先让我们回顾一下中序遍历的概念:

CSU1980: 不堪重负的树(区间DP)

1 前序遍历:先遍历根结点,然后遍历左子树,最后遍历右子树。

 ABDHECFG

2.中序遍历:先遍历左子树,然后遍历根结点,最后遍历右子树。

HDBEAFCG

3.后序遍历:先遍历左子树,然后遍历右子树,最后遍历根节点。

HDEBFGCA

了解中序遍历的概念之后,我们就可以想到,根据输入的中序遍历结果。只要确定根节点,也就意味着将这棵树分成了左子树和右子树!

根据根节点做区间划分,能将问题分解成为两两合并的形式,本题的实质其实是一道区间dp的题目。

假设设置一个区间[i,j],i,j即为这棵树的最左最右节点。定义dp[i][j]为这个区间的最小负担值。由题意可得,dp[i][i]为该节点自身的价值。而其他区间的dp值都设置为未确定状态,由于本题求最小值,可以全部定义为INF(0x3f3f3f3f)。

根据上面的分析,即可得出状态转移方程:

dp[i][j] = min(dp[i][k-1] + dp[k+1][j]) + Value(i->j)

K为选取的根节点.因为现在多了一个根,那么它们到根的距离也就都多了1,根据题目对负担值的定义,需要加上value(i->j),即为该区间节点的总价值。

分析到这里,这道题目就变得很简单了,不过有几点必须要注意:
1.这道题数据得用long long;
2.由于pi和wi不是一一对应的,可以另开一个数组f存储正确的对应关系;
3.区间的价值可以先预处理求得前缀和,用一个数组s存储。

AC代码

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<string>
#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<vector>
#include<stack>
#define INF 0x3f3f3f3f
#define M 205
using namespace std;
long long dp[M][M],p[M],w[M],f[M],s[M];
int n,t;
int main()
{
cin>>t;
while(t--)
{
cin>>n;
for(int i=1;i<=n;i++)cin>>w[i];
for(int i=1;i<=n;i++)cin>>p[i];
for(int i=1;i<=n;i++)f[i]=w[p[i]];//对应关系
for(int i=1;i<=n;i++)s[i]=s[i-1]+f[i];//前缀和
for(int i=1;i<=n;i++)
for(int j=i+1;j<=n;j++)dp[i][j]=INF;
for(int i=1;i<=n;i++)dp[i][i]=f[i];
for(int l=2;l<=n;l++)//第一维:长度
for(int i=1;i+l-1<=n;i++)//第二维:起始点
{
int j=i+l-1;dp[i][j]=min(dp[i+1][j],dp[i][j-1])+s[j]-s[i-1];
for(int k=i+1;k<j;k++)//第三维:中间点
dp[i][j]=min(dp[i][j],dp[i][k-1]+dp[k+1][j]+s[j]-s[i-1]);//状态转移方程
}
cout<<dp[1][n]<<endl;
}
return 0;
}
/**********************************************************************
Problem: 1980
User: txhts1606
Language: C++
Result: AC
Time:156 ms
Memory:2352 kb
**********************************************************************/