区间动态规划例题:布尔括号化问题
字数 1239 2025-10-27 11:27:25

区间动态规划例题:布尔括号化问题

题目描述
给定一个布尔表达式,由符号 T(真)和 F(假)以及运算符 &(与)、|(或)、^(异或)组成。表达式以符号和运算符交替的形式出现,例如 T | F & T ^ F。要求计算该表达式有多少种括号化方式,使得最终结果为 True(真)。
输入示例:s = "T|F&T^F"
输出示例:返回能使表达式为 True 的括号化方式数量。

解题思路

  1. 问题分析:表达式中的运算符优先级相同,但括号可以改变运算顺序。不同括号化方式会导致不同结果。
  2. 区间DP定义:设 dp[i][j][0] 表示子表达式 s[i:j](包含端点)得到 False 的方式数,dp[i][j][1] 表示得到 True 的方式数。
  3. 状态转移:遍历区间内的每个运算符作为最后执行的运算符,根据其左右子表达式的真假组合数,更新当前区间的真假数。
  4. 初始化:单个符号(长度为1的子表达式)的真假值直接由符号本身决定。
  5. 最终目标:求整个表达式 s[0:n-1]dp[0][n-1][1]

逐步推导
s = "T|F&T^F" 为例(长度为 5,符号索引为 0,2,4,运算符索引为 1,3):

  1. 初始化单个符号

    • 对于 s[0]='T'dp[0][0][1]=1, dp[0][0][0]=0
    • 对于 s[2]='F'dp[2][2][1]=0, dp[2][2][0]=1
    • 类似初始化所有单个符号区间。
  2. 处理长度为3的区间(如 "T|F"):

    • 区间 [0,2],运算符 | 在索引1:
      • 左子表达式 [0,0](T=1, F=0)
      • 右子表达式 [2,2](T=0, F=1)
      • | 运算:真值组合为 (T|T, T|F, F|T) 为真,仅 F|F 为假。
      • 真数:左真*右真 + 左真*右假 + 左假*右真 = 1*0 + 1*1 + 0*0 = 1
      • 假数:左假*右假 = 0*1 = 0
      • 但注意:实际需累加所有划分方式,此处仅一种划分(单个运算符)。
  3. 处理更长区间(如 "T|F&T"):

    • 区间 [0,4],可能以 |& 为最后运算符:
      • 若以 |(索引1)划分:左 [0,0],右 [2,4]
        • 需先计算右区间 "F&T" 的真假数(类似步骤2)。
      • 若以 &(索引3)划分:左 [0,2],右 [4,4]
        • 需先计算左区间 "T|F" 的真假数。
    • 按运算符真值表组合左右结果,累加到当前区间。
  4. 最终计算

    • 自底向上填充 dp 表,区间长度从1到n(步长为2)。
    • 结果即为 dp[0][n-1][1]

关键点

  • 运算符真值表决定组合方式(如 & 仅左右真时为真)。
  • 需遍历区间内所有可能的最后运算符位置。
  • 时间复杂度 O(n³),空间复杂度 O(n²)。
区间动态规划例题:布尔括号化问题 题目描述 给定一个布尔表达式,由符号 T (真)和 F (假)以及运算符 & (与)、 | (或)、 ^ (异或)组成。表达式以符号和运算符交替的形式出现,例如 T | F & T ^ F 。要求计算该表达式有多少种括号化方式,使得最终结果为 True (真)。 输入示例: s = "T|F&T^F" 输出示例:返回能使表达式为 True 的括号化方式数量。 解题思路 问题分析 :表达式中的运算符优先级相同,但括号可以改变运算顺序。不同括号化方式会导致不同结果。 区间DP定义 :设 dp[i][j][0] 表示子表达式 s[i:j] (包含端点)得到 False 的方式数, dp[i][j][1] 表示得到 True 的方式数。 状态转移 :遍历区间内的每个运算符作为最后执行的运算符,根据其左右子表达式的真假组合数,更新当前区间的真假数。 初始化 :单个符号(长度为1的子表达式)的真假值直接由符号本身决定。 最终目标 :求整个表达式 s[0:n-1] 的 dp[0][n-1][1] 。 逐步推导 以 s = "T|F&T^F" 为例(长度为 5,符号索引为 0,2,4,运算符索引为 1,3): 初始化单个符号 : 对于 s[0]='T' : dp[0][0][1]=1 , dp[0][0][0]=0 对于 s[2]='F' : dp[2][2][1]=0 , dp[2][2][0]=1 类似初始化所有单个符号区间。 处理长度为3的区间 (如 "T|F" ): 区间 [0,2] ,运算符 | 在索引1: 左子表达式 [0,0] : (T=1, F=0) 右子表达式 [2,2] : (T=0, F=1) | 运算:真值组合为 (T|T, T|F, F|T) 为真,仅 F|F 为假。 真数: 左真*右真 + 左真*右假 + 左假*右真 = 1*0 + 1*1 + 0*0 = 1 假数: 左假*右假 = 0*1 = 0 但注意:实际需累加所有划分方式,此处仅一种划分(单个运算符)。 处理更长区间 (如 "T|F&T" ): 区间 [0,4] ,可能以 | 或 & 为最后运算符: 若以 | (索引1)划分:左 [0,0] ,右 [2,4] 需先计算右区间 "F&T" 的真假数(类似步骤2)。 若以 & (索引3)划分:左 [0,2] ,右 [4,4] 需先计算左区间 "T|F" 的真假数。 按运算符真值表组合左右结果,累加到当前区间。 最终计算 : 自底向上填充 dp 表,区间长度从1到n(步长为2)。 结果即为 dp[0][n-1][1] 。 关键点 运算符真值表决定组合方式(如 & 仅左右真时为真)。 需遍历区间内所有可能的最后运算符位置。 时间复杂度 O(n³),空间复杂度 O(n²)。