8. 动态规划

1. 最大连续子数组和

求数组中连续的一个或多个子数组的最大和,并记录开始和结束位置

#include <iostream>
#include <fstream>
#define INF 0x7fffffff
#define max(x, y) x > y ? x : y

using namespace std;

int main()
{
    ifstream cin("in.txt");

    int n, buf[100], dp[100], start[100];

    while(cin >> n)
    {
        for(int i = 1; i <= n; ++i)
        {
            cin >> buf[i];
            dp[i] = buf[i];  //初始状态,以一个元素结尾的最大连续子数组和是其自身
            start[i] = i; //初始状态,子数组的起点是自身下标
        }

        dp[0] = 0;

        for(int i = 1; i <= n; ++i)
        {
            //dp[i] = max(dp[i], dp[i-1]+buf[i]);

            if(dp[i] < dp[i-1]+buf[i])
            {
                dp[i] = dp[i-1]+buf[i];
                start[i] = start[i-1];
            }

        }

        int ans = -INF;
        int end = 0;
        for(int i = 1; i <= n; ++i)
        {
            if(ans < dp[i])
            {
                ans = dp[i];
                end = i;
            }

        }

        for(int i = start[end]; i <= end; ++i)
            cout << buf[i] << " ";
        
        cout << endl << ans << endl;
        
    }

    return 0;
}
1.1 最大子矩阵和

算法思想:假设最大子矩阵从i行到j行,将i行到j行的所有列相加,即转化为一维最大连续子数组和的问题

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define INF 0x7fffffff
#define max(x, y) x > y ? x : y

//最大连续子数组和
int sumOfArray(int a[], int n)
{
    int max = -INF, sum = 0;

    for(int i = 1; i <= n; ++i)
    {
        if(sum >= 0)
            sum += a[i];
        else
            sum = a[i];

        if(sum > max)
            max = sum;
    }

    return max;
}

int main()
{
    freopen("in.txt", "r", stdin);

    int maze[100][100];

    int m, n;

    while(scanf("%d%d", &m, &n) != EOF)
    {
        for(int i = 1; i <= m; ++i)
            for(int j = 1; j <= n; ++j)
                scanf("%d", &maze[i][j]);

        int ans = -INF;
        for(int i = 1; i <= m; ++i)
        {
            for(int j = i; j <= m; ++j)
            {
                int colSum[100];
                memset(colSum, 0, 100);  //特别注意

                for(int k = 1; k <= n; ++k)
                    for(int z = i; z <= j; ++z)
                        colSum[k] += maze[z][k];

                //printf("%d\n", sumOfArray(colSum, n));
                ans = max(ans, sumOfArray(colSum, n));
            }
        }

        printf("%d\n", ans);

    }


    return 0;

}
2. 最长递增子序列(LIS)
#include <stdio.h>
#define max(x, y) x > y ? x : y

int dp[30];
int buf[30];

int main()
{
    freopen("in.txt", "r", stdin);

    int k;
    while(scanf("%d", &k) != EOF)
    {
        for(int i = 0; i < k; ++i)
        {
            scanf("%d", &buf[i]);
            dp[i] = 1;
        }

        
        for(int i = 1; i < k; ++i)
        {
            int tmax = 1;
            for(int j = 0; j < i; ++j)
                if(buf[j] >= buf[i])
                    tmax = max(tmax, dp[j] + 1);

            dp[i] = tmax;
        }

        int ans = -1;
        for(int i = 0; i < k; ++i)
        {
            if(dp[i] > ans)
                ans = dp[i];
            
        }

        printf("%d\n", ans);

    }

    return 0; 
}
3. 最长公共子序列(LCS)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define max(x, y) x > y ? x : y

int dp[101][101];
char sa[101], sb[101];

int main()
{
    freopen("in.txt", "r", stdin);

    while(gets(sa))
    {
        gets(sb);
        
        for(int i = 0; i < 101; ++i)
        {
            for(int j = 0; j < 101; ++j)
                dp[i][j] = 0;

            dp[0][i] = 0;
            dp[i][0] = 0;
        }

        int lena = strlen(sa);
        int lenb = strlen(sb);

        for(int i = 1; i <= lena; ++i)
            for(int j = 1; j <= lenb; ++j)
            {
                if(sa[i-1] == sb[j-1])  
                    dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
                else
                    dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]);
            
            }

        printf("%d\n",dp[lena][lenb]);
    }
      
    return 0;
}
4. 0-1背包
// dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-list[i].v]+list[i].v)
#include <stdio.h>
#define max(x, y) x > y ? x : y

struct Node{
    int t, v;
}list[101];

int dp[101][1001];

int main()
{
    freopen("in.txt", "r", stdin);

    int T, M;
    while(scanf("%d%d", &T, &M) != EOF)
    {
        for(int i = 0; i < 1001; ++i)
            dp[0][i] = 0;
        for(int i = 0; i < 101; ++i)
            dp[i][0] = 0;

        for(int i = 1; i <= M; ++i)
            scanf("%d%d", &list[i].t, &list[i].v);

        for(int i = 1; i <= M; ++i)
        {
            for(int j = T; j >= list[i].t; --j)
                dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-list[i].t]+list[i].v);
            
            for(int j = list[i].t-1; j >= 0; --j)
                dp[i][j] = dp[i-1][j];
        }

        printf("%d\n", dp[M][T]);
        
    }

    return 0;
}
5. 完全背包
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define min(x, y) x < y ? x : y
#define INF 0x7fffffff

struct Node{
    int p, w;
}list[501];

int dp[10001];

int main()
{
    freopen("in.txt", "r", stdin);

    int cases, e, f, n;

    while(scanf("%d", &cases) != EOF)
    {
        while(scanf("%d%d%d", &e, &f, &n) != EOF)
        {
            int V = f - e;
            for(int i = 1; i <= n; ++i)
                scanf("%d%d", &list[i].p, &list[i].w);
            for(int i = 1; i <= V; ++i)
                dp[i] = INF;
            dp[0] = 0;

            for(int i = 1; i <= n; ++i)
                for(int j = list[i].w; j <= V; ++j)
                    if(dp[j - list[i].w] != INF)
                        dp[j] = min(dp[j], dp[j-list[i].w] + list[i].p);

            if(dp[V] != INF)
                printf("%d\n", dp[V]);
            else
                puts("-1\n");

        }
    }

    return 0;
}
6. 多重背包
#include <stdio.h>
#define max(x, y) x > y ? x : y

struct Node{
    int price, weight;
}list[2002];

int dp[101];

int main()
{
    freopen("in.txt", "r", stdin);

    int c;

    while(scanf("%d", &c) != EOF)
    {
        int n, m;
        scanf("%d%d", &n, &m);
        int size = 1;

        while(m--)
        {
            int p, w, num;
            scanf("%d%d%d", &p, &w, &num);
            
            int k = 1;
            
            while(num >= k)
            {
                list[size].price = k * p;
                list[size].weight = k * w;
                size++;

                num -= k;
                k *= 2;
            }

            if(num != 0)
            {
                list[size].price = num * p;
                list[size].weight = num * w;
                size++;
            }

        }

        //for(int i = 1; i < size; ++i)
            //printf("%d %d\n", list[i].price, list[i].weight);

        for(int i = 0; i <= n; ++i)
            dp[i] = 0;

        for(int i = 1; i < size-1; ++i)
            for(int j = n; j >= list[i].price; --j)
                dp[j] = max(dp[j], dp[j-list[i].price] + list[i].weight);

        printf("%d\n", dp[n]);
    }

    return 0;
}
7. 硬币兑换问题

题意:兑换100元零钱,有1、2、5、10元四种面值,共有多少种兑换方法?

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int coins[4] = {1,2,5,10};

//递归
int exchange(int sum, int n)
{
    if(sum < 0 || n == 0)
        return 0;

    if(sum == 0)
        return 1;

    return (exchange(sum, n-1)+exchange(sum-coins[n-1], n));
}

//动态规划
int dp[101]; // dp[i]表示i元零钱的兑换方法数,对于每一种面值,等于少一个该面值的方法数加上包含该面值后的方法数,类似于完全背包;注意:少了一个该面值,并不表示不再有该面值
int dpExchange(int n)
{
    memset(dp, 0, 101);
    dp[0] = 1;

    for(int i = 0; i < 4; ++i)
        for(int j = coins[i]; j <= n; ++j)
            dp[j] = dp[j] + dp[j-coins[i]];

    return dp[n];
}

int main()
{
    printf("%d\n", exchange(100, 4));
    printf("%d\n", dpExchange(100));
    return 0;
}
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