LUOGU 2014 选课 - 树形依赖

难度 提高
Description
大学里实行学分制度。每门课程都有一定的学分,学生只要选修了这门课并考核通过就能获得相应的学分。学生最后的学分是他选修的各门课的学分的总和。
每个学生都要选择规定数量的课程。其中有些课程可以直接选修,有些课程需要一定的基础知识,必须在选了其它的一些课程的基础上才能选修。例如,《数据结构》必须在选修了《高级语言程序设计》之后才能选修。我们称《高级语言程序设计》是《数据结构》的先修课。每门课的直接先修课最多只有一门。两门课也可能存在相同的先修课。为便于表述每门课都有一个课号,课号依次为 1,2,3……。
学生不可能学完大学所开设的所有课程,因此必须在入学时选定自己要学的课程。每个学生可选课程的总数是给定的。现在请你找出一种选课方案,使得你能得到学分最多,并且必须满足先修课优先的原则。
假定课程之间不存在时间上的冲突。

Input Format
第一行两个用空格隔开的整数N,M,表示课程总数和可选课程的规定数量。
接下来N行,每行代表一门课程,课号为1,2,3……N。每行两个整数x,y,分别表示该课程的先修课和学分。若该课程没有先修课,则x = 0

Output Format
输出文件第一行只有一个数,即实际所选课程的学分总数。

Sample Input

7 4
2 2
0 1
0 4
2 1
7 1
7 6
2 2

Sample Output

13

Constraints
对于100%的数据,1 \leq M \leq N \leq 1000

CCYOS
偶然发现自己做过。

这道题是一道树形依赖背包,通常我们设定状态时用dp[x][j]表示在x节点上选择j后辈节点所获得的最大价值。

注意
a) 在初始化时应该把score[i]赋值给dp[i][0],不能赋值给dp[i][1]dp[i][1]表示的是在i的后辈节点中选择一门科目(此时i必选)获得的学分最大值。
b) 状态转移方程中,选择子树s_i的部分为dp[now][j - k - 1] + dp[to][k]其中j - k - 1的意思是强制选择该子树的根结点,k表示的是在s_i的根结点的子树中选择的节点数目。
code

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int N,M,tot;
int head[1005],score[1005],dp[1005][1005];
struct edge{
    int to,nxt;
}edg[1005];

inline int read(){
    char c = getchar();
    int fl = 1,ret = 0;
    for(;!isdigit(c) && c != '-';c = getchar())if(c == '-')fl = 0;
    for(;isdigit(c);c = getchar())ret = (ret << 3) + (ret << 1) + c - 48;
    return fl ? ret : -ret;
}

inline void add(int x,int y){
    edg[++tot].to = y;
    edg[tot].nxt = head[x];
    head[x] = tot;
}

inline int dfs(int now){
    if(!head[now])return 0;
    int sum = 0;
    for(int e = head[now];e;e = edg[e].nxt){
        int to = edg[e].to;
        int t = dfs(to);
        sum += 1 + t;
        for(int j = sum;j >= 0;--j)//从sum开始更新
            for(int k = 0;k <= t;++k)
                if(j - k - 1 >= 0) dp[now][j] = max(dp[now][j],dp[now][j - k - 1] + dp[to][k]);//printf("dp[%d][%d] %d\n",now,j,dp[now][j]);
    }
    return sum;
}

int main(){
    N = read();M = read();
    for(int i = 1;i <= N;++i){
        int fa = read();add(fa,i);
        score[i] = read();dp[i][0] = score[i];//注意这里是初始化dp[i][0]
    }
    dfs(0);
    printf("%d\n",dp[0][M]);
    return 0;
}


我的原代码(2018 - 8 - 27)

#pragma once 
#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;

int n,m;
int score[1005],f[1005][1005];
vector<int>son[1005];

void dp(int v){
    f[v][0] = 0;
    for(int i = 0;i < son[v].size();++i){
        int y = son[v][i];
        dp(y);
        for(int t = m;t >= 0;--t)
            for(int k = t;k >= 0;--k)
                f[v][t] = max(f[v][t],f[v][t - k] + f[y][k]);
    }
        if(v != 0)
            for(int i = m;i > 0;--i)
            f[v][i] = score[v] + f[v][i - 1];
    }
                
int main(){
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    
    cin>>m>>n;
    for(int i = 1;i <= m;++i){
        int x;
        cin>>x>>score[i];
        son[x].push_back(i);
    }
    
    memset(f,999,sizeof(f));//min
    
    dp(0);
    cout<<f[0][n]<<endl;
    return 0;
}

和上面那个思路差不太多,只不过这个是处理完子树后再统一地把该点的学分更新(该点是必选点)
而且上面的循环次数会少很多。


感觉和第一种没有差多少,(只优秀一点点),但是洛咕的数据范围是300。
论文里面的思路。

  1. 概念
    泛化物品:没有固定的价值,价值随着体积的变化而变化,类似于一个实值函数。具体一点讲就是对于体积j,其最大价值为f[j]
    泛化物品的和f[j] = max (f_1[l] + f_2[j - l]),l \in [0,j],j \in [0,C]
    很容易看出合并两个泛化物品的复杂度为O(C^2)。所有的背包问题都可以看作泛化物品求和的问题。求和时要求两个泛化物品严格不相交(即对于泛化物品的值有贡献的物品集不相交)。
    泛化物品与一件物品的和f[j] = max(f[j],f[j - v_x] + w_x),j \in [0,C]
    类似于01背包,复杂度O(C),常常被用来优化泛化物品的和。
    泛化物品的并f[j] = max(f_1[j],f_2[j]),j \in [0,C]
    当两个泛化物品有交集时,尝试合成一个新的泛化物品,此时新的泛化物品的贡献物品集为原本两个泛化物品的贡献物品集。复杂度O(C)
  1. 本题
    当前节点为i,子节点为s。我们最后求解的是根结点rootmax F_{root}[j],所以求解单独每个子树的值可以不用考虑。
    于是一个效率为O(C * n)的算法出现了。
    我们把当前节点的泛化物品F_i中加入s,作为下一层s的初始状态。处理完s的子树后,易得F_i \in F_s(贡献物品集扩大),此时执行泛化物品的并。注意由于s被强制加入,在F_s参加泛化物品的并时还要加上s点本点的贡献。
    本题的0号课程不占用背包空间,需要特殊处理。

code

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int N,M,tot;
int head[1005],score[1005],dp[1005][1005];
struct edge{
    int to,nxt;
}edg[1005];

inline int read(){
    char c = getchar();
    int fl = 1,ret = 0;
    for(;!isdigit(c) && c != '-';c = getchar())if(c == '-')fl = 0;
    for(;isdigit(c);c = getchar())ret = (ret << 3) + (ret << 1) + c - 48;
    return fl ? ret : -ret;
}

inline void add(int x,int y){
    edg[++tot].to = y;
    edg[tot].nxt = head[x];
    head[x] = tot;
}

inline void dfs(int now,int C){
    if(C <= 0)return;
    for(int e = head[now];e;e = edg[e].nxt){
        int to = edg[e].to;
        for(int j = C;j;--j)dp[to][j] = dp[now][j];
        if(now){
            dfs(to,C - 1);
            for(int j = 1;j <= C;++j)
                dp[now][j] = max(dp[now][j],dp[to][j - 1] + score[to]);
        }
        else{
            dfs(to,C);
            for(int j = 0;j < C;++j)
                dp[now][j + 1] = max(dp[now][j + 1],dp[to][j] + score[to]);//此时要更新的只有选择该子节点的情况,注意j要加1,否则会出现dp[0][0]被score[to]更新导致答案偏大.
        }
    }
}

int main(){
    N = read();M = read();
    for(int i = 1;i <= N;++i){
        int fa = read();add(fa,i);
        score[i] = read();
    }
    dfs(0,M);
    printf("%d\n",dp[0][M]);
    return 0;
}


最后的最后:本题原题为CTSC97,除本题体面要求外,原题还要求

输出最大学分值后N行每行有一个数,表示学生所选课程的课号。

那就是另外一个故事了。
另外,本题多叉转二叉也可以做,甚至可以记录路径,然而我不会。
参考文档:

over.

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