DAG上的动态规划「二」

有向无环图DAG
算法中有时称有向无环图为DAG ( Directed Acyclic Graph)。所谓有向无环图是指:任意一条边有方向,且不存在环路的图。

有向无环图上的动态规划是学习动态规划的基础。很多问题都可以转化为DAG上的最长路、最短路或路径计数问题

DAG模型(固定终点的最长路和最短路)

硬币问题

题意:
  • n 种硬币,面值分别为V1, V2······Vn,每种都有无限多
    给定非负整数 S ,可以选用多少个硬币,使得面值之和恰好为S
    输出硬币数目的最小值和最大值
分析:
  • 将每种面值看作一个节点,设初始状态为S,目标状态为0
    若当前在状态 i,每使用一个硬币j,状态便转移到i - V_j
    d(i)含义为:“从节点i出发到节点0的最长路径长度”(需要多少步)

  • 路径长度是可以为0的(S本身可以是0),所以不能再用d=0表示这个d值还没有算过,初始化时也不能再把d全设为0,而要设置为一个负值令初始状态不合法,这里可以用 -1 来表示没有算过,初始化时只需用memset(d,-1,sizeof(d))即可,同时 if(ans>0) 也要改成 if(ans>=0)

  • 但其实,由于结点S不一定真的能到达结点0,所以需要用特殊的d[S]值表示“无法到达”,但在上述代码中,如果S根本无法继续往前走,返回值是0,将被误以为是“已到达终点”的意思

  • 如果把ans初始化为-1呢?但-1代表“还没算过”,所以返回-1相当于放弃了自己的劳动成果
    如果把ans初始化为一个很大的整数,从目前来看,它也会被认为是“还没算过”,但至少可以和所有d的初值分开——只需把代码中if(ans>=0)改为if(ans!=-1)即可

「在记忆化搜索中,如果用特殊值表示“还没算过”,则必须将其和其他的特殊情况(如无解)区分开,或者用一个标记数组标记此状态是否已经存在」

初始化

memset(vis,0,sizeof(vis));//标记数组
vis[0]=1;
dpx[0]=0;

记忆化搜索

int solve(int S)//搜索最少需要多少步
{
   if(vis[S])//是否已经找过此种状态
   {
       return dpx[S];
   }
   vis[S]=1;
   int &ans=dpx[S];//dpx[S]声明一个引用ans,这样任何对ans的读写实际上都是在对dpx[S]进行
   ans=INF;//初始化到此状态无穷大
   for(int i=1; i<=n; i++)
   {
       if(S>=v[i])
       {
           ans=min(ans,solve(S-v[i])+1);
       }
   }
   return ans;
}

记忆化输出路径

void pint(int dp[ ],int S)
{
   for(int i=1; i<=n; i++)
   {
       if(S>=v[i]&&(dp[S]==dp[S-v[i]]+1))
       {
           printf("%d ",i);
           pint(dp,S-v[i]);
           break;
       }

   }
}
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