DP状态压缩学习

2023-12-14 00:06:41

在这里插入图片描述
本质上就是用二进制来表示取值情况
我们来看一个题目

题目描述
给定一张 n 个点的带权无向图,点从 0~n-1 标号,求起点 0 到终点 n-1 的最短Hamilton路径。 Hamilton路径的定义是从 0 到 n-1 不重不漏地经过每个点恰好一次。

输入格式
第一行输入整数n。

接下来n行每行n个整数,其中第i行第j个整数表示点i到j的距离(记为a[i,j])。

对于任意的x,y,z,数据保证 a[x,x]=0,a[x,y]=a[y,x] 并且 a[x,y]+a[y,z]>=a[x,z]。

输出格式
输出一个整数,表示最短Hamilton路径的长度。

数据范围
1≤n≤20
0≤a[i,j]107

样例
输入样例:
5
0 2 4 5 1
2 0 6 5 3
4 6 0 8 3
5 5 8 0 5
1 3 3 5 0

输出样例:
18

状态压缩DP分析:
1.本题思路
假设:一共有七个点,用0,1,2,3,4,5,6来表示,那么先假设终点就是5,在这里我们再假设还没有走到5这个点,且走到的终点是4,那么有以下六种情况:
first: 0–>1–>2–>3–>4 距离:21
second: 0–>1–>3–>2–>4 距离:23
third: 0–>2–>1–>3–>4 距离:17
fourth: 0–>2–>3–>1–>4 距离:20
fifth: 0–>3–>1–>2–>4 距离:15
sixth: 0–>3–>2–>1–>4 距离:18

如果此时你是一个商人你会走怎样的路径?显而易见,会走第五种情况对吧?因为每段路程的终点都是4,且每种方案的可供选择的点是04,而商人寻求的是走到5这个点的最短距离,而4到5的走法只有一种,所以我们选择第五种方案,可寻找到走到5这个点儿之前,且终点是4的方案的最短距离,此时05的最短距离为(15+4走到5的距离).(假设4–>5=8)

同理:假设还没有走到5这个点儿,且走到的终点是3,那么有一下六种情况:
first: 0–>1–>2–>4–>3 距离:27
second: 0–>1–>4–>2–>3 距离:22
third: 0–>2–>1–>4–>3 距离:19
fourth: 0–>2–>4–>1–>3 距离:24
fifth: 0–>4–>1–>2–>3 距离:26
sixth: 0–>4–>2–>1–>3 距离:17

此时我们可以果断的做出决定:走第六种方案!!!,而此时0~5的最短距离为(17+3走到5的距离)(假设3–>5=5)

在以上两大类情况之后我们可以得出当走到5时:
1.以4为终点的情况的最短距离是:15+8=23;
2.以3为终点的情况的最短距离是:17+5=22;
经过深思熟虑之后,商人决定走以3为终点的最短距离,此时更新最短距离为:22。

当然以此类推还会有以1为终点和以2为终点的情况,此时我们可以进行以上操作不断更新到5这个点的最短距离,最终可以得到走到5这个点儿的最短距离,然后再返回最初的假设,再依次假设1,2,3,4是终点,最后再不断更新,最终可以得出我们想要的答案

2.DP分析:
用二进制来表示要走的所以情况的路径,这里用i来代替
例如走0,1,2,4这三个点,则表示为:10111;
走0,2,3这三个点:1101;
状态表示:f[i][j];
集合:所有从0走到j,走过的所有点的情况是i的所有路径
属性:MIN
状态计算:如1中分析一致,0–>·····–>k–>j中k的所有情况

代码如下:

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<algorithm>

using namespace std;

const int N=20,M=1<<N;

int f[M][N],w[N][N];//w表示的是无权图

int main()
{
    int n;
    cin>>n;

    for(int i=0;i<n;i++)
     for(int j=0;j<n;j++)
      cin>>w[i][j];

    memset(f,0x3f,sizeof(f));//因为要求最小值,所以初始化为无穷大
    f[1][0]=0;//因为零是起点,所以f[1][0]=0;

    for(int i=0;i<1<<n;i++)//i表示所有的情况
     for(int j=0;j<n;j++)//j表示走到哪一个点
      if(i>>j&1)
       for(int k=0;k<n;k++)//k表示走到j这个点之前,以k为终点的最短距离
        if(i>>k&1)
         f[i][j]=min(f[i][j],f[i-(1<<j)][k]+w[k][j]);//更新最短距离

    cout<<f[(1<<n)-1][n-1]<<endl;//表示所有点都走过了,且终点是n-1的最短距离
    //位运算的优先级低于'+'-'所以有必要的情况下要打括号
    return 0;
}

作者:E.lena
链接:https://www.acwing.com/solution/content/18533/
来源:AcWing

文章来源:https://blog.csdn.net/wniuniu_/article/details/134817374
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