四边形不等式的运用

四边形不等式的运用

四边形不等式的定义:

对于定义域上的任意整数a,b,c,d,其中 a ≤ b ≤ c ≤ d a\le b \le c \le d abcd
都有 w ( a , d ) + w ( b , c ) ≥ w ( a , c ) + w ( b , d ) w(a,d)+w(b,c)\ge w(a,c)+w(b,d) w(a,d)+w(b,c)w(a,c)+w(b,d)成立,则称函数w满足四边形不等式
(另一种定义)
对于定义域上的任意整数a,b,其中 a < b aa<b
都有 w ( a , b + 1 ) + w ( a + 1 , b ) ≥ w ( a , b ) + w ( a + 1 , b + 1 ) w(a,b+1)+w(a+1,b)\ge w(a,b)+w(a+1,b+1) w(a,b+1)+w(a+1,b)w(a,b)+w(a+1,b+1)成立,则称函数w满足四边形不等式

一维线性DP的四边形不等式优化:

形如 f [ i ] = m i n 0 < = j < i ( f [ i ] + w ( i , j ) ) f[i]=min_{0<=jf[i]=min0<=j<i(f[i]+w(i,j)) 如果 w ( i , j ) w(i,j) w(i,j)满足四边形不等式,那么该函数具有决策单调性。令 f [ i ] f[i] f[i]的决策为 k ( i ) k(i) k(i),如果 k k k [ 1 , N ] [1,N] [1,N]上单调不不减,则称该函数具有决策单调性

二维区间DP的四边形不等式优化:

形如 f [ i ] [ j ] = m i n i < = k < j ( f [ i ] [ k ( + − 1 ) ] + f [ k ( + − 1 ) ] [ j ] + w ( i , j ) ) f[i][j]=min_{i<=kf[i][j]=mini<=k<j(f[i][k(+1)]+f[k(+1)][j]+w(i,j))如果:

1. w ( i , j ) w(i,j) w(i,j)满足四边形不等式

2.对于任意的 a < = b < = c < = d a<=b<=c<=d a<=b<=c<=d,有 w ( a , d ) > = w ( b , c ) w(a,d)>=w(b,c) w(a,d)>=w(b,c)

那么 f f f也满足四边形不等式。如果 f f f满足四边形不等式,令 f [ i ] [ j ] f[i][j] f[i][j]的决策为 k [ i ] [ j ] k[i][j] k[i][j],则 k [ i ] [ j ] < k [ i + 1 ] [ j ] < k [ i + 1 ] [ j + 1 ] k[i][j]k[i][j]<k[i+1][j]<k[i+1][j+1],从而对决策的枚举进行优化,复杂度为 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)

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