【基础练习】【区间DP】codevs1090 加分二叉树题解

2003 NOIP TG

题目描述 Description

设一个n个节点的二叉树tree的中序遍历为(l,2,3,…,n),其中数字1,2,3,…,n为节点编号。每个节点都有一个分数(均为正整数),记第j个节点的分数为ditree及它的每个子树都有一个加分,任一棵子树subtree(也包含tree本身)的加分计算方法如下:

subtree的左子树的加分× subtree的右子树的加分+subtree的根的分数

若某个子树为主,规定其加分为1,叶子的加分就是叶节点本身的分数。不考虑它的空

子树。

试求一棵符合中序遍历为(1,2,3,…,n)且加分最高的二叉树tree。要求输出;

1tree的最高加分

2tree的前序遍历

 

 

现在,请你帮助你的好朋友XZ设计一个程序,求得正确的答案。

输入描述 Input Description

1行:一个整数nn<=30),为节点个数。

2行:n个用空格隔开的整数,为每个节点的分数(分数<=100

输出描述 Output Description

1行:一个整数,为最高加分(结果不会超过4,000,000,000)。

2行:n个用空格隔开的整数,为该树的前序遍历。

样例输入 Sample Input

5

5 7 1 2 10

样例输出 Sample Output

145

3 1 2 4 5

数据范围及提示 Data Size & Hint

nn<=30)

分数<=100

定义f[i,j]表示中序遍历序列为i,…,j的树的最高得分。
枚举根结点k:i<=k<=j,得到不同的二叉树:
左子树中序遍历序列为i,…,k-1,最大加分是f[i,k-1];
右子树中序遍历序列为k+1,…,j,最大加分是f[k+1,j]。

状态转移方程:
f[i,j]=max{f[i,k-1]*f[k+1,j]+a[k]}  (i 初始:
f[i,i]=a[i];  f[i,j]=1;
目标:f[1,n]。

在求f[i,j]的同时,记下i,…,j的根k,root[i,j]:=k;


这道题有很多细节要注意,先上代码再解释

//codevs1090 加分二叉树 区间DP
//copyright by ametake
#include
#include
#include
using namespace std;

const int maxn=30+10;
int n,x;
int root[maxn][maxn],a[maxn];
long long f[maxn][maxn];

void find(int i,int j)
{
     if (i<=j)
     {
         printf("%d ",root[i][j]);
         find(i,root[i][j]-1);
         find(root[i][j]+1,j);
     }
}

int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for (int i=0;i<=n;i++)
    {
        for (int j=0;j<=n;j++)
        {
            f[i][j]=1;
        }
    }
    for (int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%d",&a[i]);
        f[i][i]=a[i];
        root[i][i]=i;
    }
    
    for (int p=1;p<=n-1;p++)
    {
        for (int i=1;i<=n-p;i++)
        {
            int j=i+p;
            f[i][j]=0;
            for (int k=i;k<=j;k++)
            {
                if (f[i][j]

1.初始化
首先要注意的是,两重循环的赋初值一定要在叶子节点赋初值之前,而且 循环是从0开始的!
如下
for (int i=0;i<=n;i++)
    {
        for (int j=0;j<=n;j++)
        {
            f[i][j]=1;
        }
    }
    for (int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%d",&a[i]);
        f[i][i]=a[i];
        root[i][i]=i;
    }

这样,在保证了其他节点f值为1的前提下,我们将 叶子节点值赋值为本身分数,顺便将每个节点的根设为他自己。
为什么要有这样两步呢?请看下面一段:
f[i][j]=0;
            for (int k=i;k<=j;k++)
            {
                if (f[i][j]

这里k是枚举i到j这棵子树根节点的变量,其值取遍i到j 如果不能取到i或j 就会导致漏方案的情况。
举个例子,我们这样写:
for (int k=i;k

也就是k取不到j 这样最后一个k就是j-1 此时状态为f[i][j-2]*f[j][j]+f[j-1][j-1]
好像这正是最后一种情况?不,不是。别忘了,j本身也可能是根节点
但如果j是根节点,好像又有问题。因为这时的状态是f[i][j-1]*f[j+1][j]+f[j][j]
出现了f[j+1][j],这种情况不可能存在!
考虑一下实际中这种情况,相当于j节点只有左子树,没有右子树,那么他的分数应该为左子树*1+他本身分数
于是我们的解决方案就出来了,初始时把所有f值赋值为1即可
那么这个赋初值的循环为什么是从0开始呢?考虑k=1的情况,不难发现下标出现了0

还有一点需要注意的是,f[i][j]在递推开始的时候,又重新被赋值为0。这样就保证了根节点记录的准确。如果加分恰好是1,root中就不会记录正确的根结点了。

为什么每个节点的根要初始化为自身呢?来看这一段:

void find(int i,int j)
{
     if (i<=j)
     {
         printf("%d ",root[i][j]);
         find(i,root[i][j]-1);
         find(root[i][j]+1,j);
     }
}

原来,一直会递归到i==j,这时输出的是叶子节点,也就是该节点本身。

又为什么需要加上if(i<=j)呢?如果不加的话,当我们递归到i==j的情况下, 下一层是root[i][i-1] 显然不能成立,因此应该及时返回。


现在,整个程序的代码基本解释完了,不如就放上证明人家区间DP身份灵魂代码吧:

for (int p=1;p<=n-1;p++)
    {
        for (int i=1;i<=n-p;i++)
        {
            int j=i+p;
            f[i][j]=0;
            for (int k=i;k<=j;k++)
            {
                if (f[i][j]

为什么是区间DP?看两重大循环就明白了。先枚举区间长度,然后枚举起点,最后在起点+长度构成的区间内探讨所有可能情况中的最优解。这就是区间DP,时间复杂度O(n³)


好了,这道题就解释到这里。

——裁剪冰绡,轻叠数重,淡著胭脂匀注

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