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动态规划方法解决石子合并问题。

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简介:
王晓东版//--石子合并问题/*问题描述:在一个圆形操场的四周摆放着n堆石子,首先需要将这些石子按照一定的顺序合并成一堆。根据规定,每次只能选择相邻的石子进行合并,并将新合并后石子数量作为本次合并的得分进行记录。因此,需要设计一个算法,以记录n堆石子合并过程中所能达到的最小和最大得分。数据输入:数据将从名为input.txt的文件中读取。文件中第一行包含一个正整数n,表示石子的堆数。第二行包含n个正整数,分别代表每堆石子的数量。结果输出:计算结果应输出到名为output.txt的文件中。该文件中第一行应包含最小得分,第二行应包含最大得分。解题思路:该问题可以类比于矩阵链乘法问题,并采用动态规划方法进行解决: (1) 建立一个n*n的数组A,用于存储合并石子所能达到的最小得分方式,通过从只有两堆石子开始逐步递归地向上扩展到n堆石子的最小合并方式来填充这个数组。 (2) 此外,还需要定义一个与A同维度的矩阵B来存储在合并过程中产生的各种中间剖分方案。*/

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    本篇文章深入探讨了经典的石子合并问题,并提出了利用动态规划方法求解的有效策略。通过构建状态转移方程,详细解析了解决此类优化问题的核心思想和步骤,为读者提供了清晰、系统的理解路径。 石子合并问题 **问题描述:** 在一个圆形操场的四周摆放着n堆石子,目标是将这些石子有序地合并为一堆。规则规定每次只能选择相邻的两堆石子进行合并,并记录新产生的这堆石子的数量作为该次操作的得分。设计一个算法来计算从初始状态到最终所有石子合成为一堆时的最大和最小可能得分。 **数据输入:** 由文件input.txt提供,其中第一行包含正整数n表示有n堆石子;第二行为n个正整数,依次代表每堆石子的具体数量。 **结果输出:** 计算结果需写入到output.txt中。该文件的第一行应显示最小得分值,而第二行则给出最大得分值。 **解题思路:** 此问题类似于矩阵链乘法的处理方式,可以采用动态规划策略解决: 1. 使用一个n*n大小的数组A来记录合并石子过程中的最小合并代价。 2. 同时定义另一个与A同尺寸的二维表格B用于追踪每次合并操作的具体分隔点信息。通过这种方法逐步递归地求得从两堆到全部n堆石子完全合并所需的最优解(即最大和最小得分)。
  • N堆.docx
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    本文档探讨了经典的N堆石子合并问题,并详细介绍了采用动态规划方法求解该问题的过程与技巧。通过分析不同规模下的最优策略,文档提供了高效的算法实现思路和代码示例。 这段文字描述的是算法分析书中的一道课后习题,题目涉及n堆石子合并问题。如果需要的话,大家可以自行下载相关资料以了解详细的求解过程。
  • 【算设计分析课程设计】利用和回溯员匹配
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    本课程设计聚焦于运用高级算法技巧解决问题,包括应用动态规划有效处理石子合并挑战,并采用回溯方法精准应对运动员间的优化匹配难题。通过这两个案例的学习与实践,旨在强化学生对复杂问题的分析能力和创新性思维策略的理解,同时提供动手操作的机会来深化理论知识的实际应用。 本段落档包含一个完整的C++代码文件,并且可以运行。文档针对石子合并问题使用动态规划算法来寻找在合并过程中获得的最大与最小得分。每次选择相邻的两堆石子进行合并,其最终花费取决于石子堆的具体排列顺序。通过识别重叠子问题并建立状态转移方程,程序能够有效地解决问题。例如,在将4堆分别有4、4、5和9个石头的石子合并为一堆时,最小得分是43而最大得分为54。 此外还探讨了运动员最佳配对的问题,并采用回溯法来寻找竞赛优势的最大化组合方式。此方法研究如何使男女运动员的最佳匹配达到双方竞赛总的优势最大化。本段落提出的方法以男性选择女性的方式构建了一棵排列树,其中每个节点代表一位女选手,而层数则对应男选手的数量。经过算法处理后输出满足最优值的编号。 例如,在给定的一组数据中,最佳配对方案为:1号男生与1号女生组合、2号男生与3号女生组合以及3号男生与2号女生组合,从而使得竞赛优势达到最大。该方法不仅易于理解和实现,并且具有较高的实用性和技巧性。
  • 利用最大段和
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    本研究探讨了采用动态规划算法高效求解最大子段和的经典问题,通过优化算法提升了计算效率与准确性。 最大子段和问题可以通过参考《算法设计与分析》讲义中的动态规划策略来解决。根据该思想,设计一个能够求解最大子段的动态规划算法。用户需要输入元素的数量n以及这n个整数。程序应提供友好的界面,并输出有关最大字段的信息,包括:最大子段和、起始下标及终止下标等。 扩展功能可以实现计算数组中任意区间内的最大子段和及其对应的起始位置与结束位置。
  • 最大段和
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    本篇内容专注于利用动态规划算法求解最大子段和的经典问题,详细探讨了该方法的基本原理、实现步骤及优化策略。 最大子段和问题可以通过动态规划来求解。这个问题的解决方法是利用动态规划技术来找到具有最大和的连续子数组。在处理此类问题时,我们通常会维护一个变量来记录到当前元素为止的最大子段和,并且根据每个新加入的元素更新这个值。这种方法能够有效地解决问题并减少计算复杂度。
  • 利用找零钱
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    本文探讨了如何运用动态规划算法来高效地解决找零钱问题,通过最小化硬币数量实现目标金额的支付。 数组b[J]表示要找零的总数。初始化b[0]=0;对于每个J值,更新b[J]=min{b[J-a[k]]}(1<=k<=n且(J-a[k])>=0)。程序中包含面额为1、3、4和6的硬币,这些数值存储在数组a中。时间复杂度为O(M*N)。输出所需的总硬币数。
  • 使用01背包
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    本文探讨了如何运用动态规划策略来有效地解决经典的01背包问题,通过构建递推关系和状态转移方程,提供了一种高效求解最优解的方法。 01背包问题是背包问题中最简单的一种形式,在这个问题中,有M件物品可以选择放入一个容量为W的背包里。每一件物品有自己的体积(分别为W1, W2至Wn)以及对应的收益值(分别为P1,P2至Pn)。动态规划算法通常用于求解具有最优性质的问题:这些问题可能有许多可行解,每一个解都对应于不同的价值,我们的目标是找到能够带来最大价值的解决方案。
  • 0-1背包
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    本篇文章详细探讨了如何运用动态规划策略来高效地解决经典的0-1背包问题。通过构建递归子结构和优化存储方式,提供了一种系统性的解决方案,适用于资源受限情况下的最优选择问题。 在算法实验中使用动态规划法解决0-1背包问题,并提供了参考源代码。
  • 运用资源分配
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    本文探讨了利用动态规划策略来优化和解决复杂环境下的资源分配挑战,提供了一种高效、灵活的问题解决方案。 实验课程:算法分析与设计 实验名称:用动态规划法求解资源分配问题(验证型实验) **实验目标** 1. 掌握使用动态规划方法解决实际问题的基本思路。 2. 进一步理解动态规划的本质,巩固设计动态规划算法的步骤。 **实验任务** 1. 设计一个利用动态规划方法解决问题的算法,并给出非形式化的描述。 2. 使用C语言在Windows环境下实现该算法。对于每个实例中的n=30和m=10的情况,计算出10个不同的案例,其中Ci j为随机生成于(0, 10^3)范围内的整数。记录下每一个实验的数据、执行结果(包括最优分配方案及对应的值)以及程序运行时间。 3. 分析算法的时间复杂度和空间复杂度,并结合实际的实验数据进行解释。 **实验设备与环境** - PC - C/C++编程语言 **主要步骤** 1. 根据设定的目标,明确具体任务; 2. 对资源分配问题进行分析,找出计算最优值所需要的递推公式; 3. 设计动态规划算法,并编写程序实现该算法; 4. 编写测试数据并运行程序,记录下结果; 5. 分析时间复杂度和空间复杂度,并解释实验的结果。 **问题描述** 某工厂计划将n台相同的设备分配给m个车间。每个车间获得这些设备后可以为国家提供一定的利润Ci j(其中i表示第j号车间可以获得的设备数量,1≤i≤n, 1≤j≤m)。如何进行分配才能使总的盈利最大? **算法基本思想** 该问题是一个简单的资源优化配置问题,由于具有明显的最优子结构特性,可以使用动态规划方法来解决。定义状态量f[i][j]为用i台设备给前j个车间时的最大利润,则有递推关系式:f[i][j]=max{ f[k][j-1]+c[i-k][j]}, 0<=k<=i。 同时,p[i][j]表示最优解中第j号车间使用的设备数量为 i-p[i][j]。根据上述信息可以反向追踪得到具体的分配方案。 程序实现时采用顺推策略:先遍历每个可能的车间数;再考虑每种情况下的设备总数;最后确定状态转移过程中所需的中间变量,通过三个嵌套循环即可完成计算。 时间复杂度为O(n^2*m),空间复杂度则为O(n*m)。如果只需求解最大利润而不需获得具体的分配方案,则可以减少一维的状态量存储,将空间复杂度优化至 O(n)。