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动态规划解抛鸡蛋(玻璃球)问题

    昨天早上看了题经典老题,抛玻璃球,也有的版本是抛鸡蛋,可惜昨天早上愣是没做出来,下午忙别的事去了,到了晚上看了ChinaUnix上的一篇讨论帖才知道如何解,事实上我一开始对题目的理解就错了,于是根本没有想到用DP。今天总算有时间整理一下思路,并把代码实现出来了。
    题目是这样的:一个100层的大厦,你手中有两个相同的玻璃球。从这个大厦的某一层扔下围棋
子就会碎,用你手中的这两个玻璃围棋子,找出一个最优的策略,来得知那个临界层面。
    这里的最优策略指的是在这种策略下无论哪个临界层面在第几层,测试的次数最少。我一开始就是把题意理解错了,给了一个非最优解,后来看了CU那的讨论后才明白了是用动态规划来做,并可以把题目扩展为n层大厦用k个玻璃球来测试。
    设F(n,k)为用k个玻璃球来测试n层大厦的临界层的最少次数,状态转移方程如下:
    F(n,k)=min{max{F(r,k-1), F(n-r,k)}+1, 1<=r<=n}
    边界条件:F(n,1)=n-1, F(1,k)=F(0,k)=0
    状态转移方程可以这样来考虑,假设在n层楼中的第r层抛一次(对应方程中的"+1"),会有两种情况发生:
    (1)玻璃球碎,说明在第1到第r层楼中必有一层为临界层,问题转化为一个子问题:求F(r,k-1)
    (2)玻璃球不碎,说明临界层在第r+1层到第n层这n-r层楼中,问题转化为子问题:求F(n-r,k)
    因为考虑的是最坏情况下抛球策略的所需测试次数的最小值,所以取这两种情况中的较大值,并遍历每一个可能的r,取其最小值即得到F(n,k)。
    实现代码如下:
 1 #include <iostream>
 2 #include <fstream>
 3 #include <sstream>
 4 #include <string>
 5 #include <cmath>
 6 #include <iomanip>
 7 #include <vector>
 8 #include <deque>
 9 #include <list>
10 #include <queue>
11 #include <stack>
12 #include <map>
13 #include <algorithm>
14 #include <limits>
15 #include <utility>
16 #include <ctime>
17 #include <bitset>
18 using namespace std;
19 
20 #define MAX_FLOOR 512
21 #define MAX_BALL  100
22 
23 int dp(int n, int k)
24 {
25     if(k<1 || n<1return -1;    //错误输入
26 
27     if(k==1return n-1;        //去掉一些trivial case
28     if(n==1return 0;
29 
30     int M[MAX_BALL][MAX_FLOOR];
31     int i,j,r;
32     int temp, min;
33 
34     for(i=0;i<=k;i++) M[i][0]=M[i][1]=0;    //F(1,k)=F(0,k)=0
35     for(j=2;j<=n;j++) M[1][j]=j-1;            //F(n,1)=n-1
36 
37     /*
38     状态转移方程:
39     F(n,k)=min{max{F(r,k-1)+1, F(n-r,k)+1}, 1<=r<=n}
40     */
41     for(i=2;i<=k;i++)
42         for(j=2;j<=n;j++)
43         {
44             min = numeric_limits<int>::max();
45             for(r=1;r<=j;r++)
46             {
47                 temp = max(M[i-1][r], M[i][j-r])+1;
48                 if(temp<min)
49                     min = temp;
50             }
51             M[i][j] = min;
52         }
53 
54     return M[k][n];//F(n,k)
55 }
56 
57 int main()
58 {
59     int n,k;
60     
61     cin>>n>>k;
62     cout<<dp(n, k)<<endl;
63     
64     return 0;
65 }

input: 100 2  output: 14
input: 300 3  output: 13

posted on 2009-09-18 14:31 翼帆 阅读(2664) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: 算法


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