布尔括号化问题
字数 1761 2025-11-02 13:20:39

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)、'F'(假)以及运算符 '&'(与)、'|'(或)、'^'(异或)组成。你的目标是通过在符号间添加括号的方式,计算出有多少种括号化方案可以使整个表达式的结果为 true

例如,对于表达式 "T^F&T"

  • 一种括号化方式:(T^(F&T)),结果为 T^(F&T) = T^F = T(真)
  • 另一种括号化方式:((T^F)&T),结果为 (T^F)&T = T&T = T(真)
    因此,有两种方案使其为真。

解题思路

这是一个典型的区间动态规划问题。我们需要计算在表达式子区间 [i, j] 上,通过不同括号化方式能得到 truefalse 的结果数量。

  1. 定义状态
    我们定义两个DP表:

    • dpT[i][j]:表示子表达式 expr[i...j] 能计算出 true 的方案数。
    • dpF[i][j]:表示子表达式 expr[i...j] 能计算出 false 的方案数。
  2. 状态转移

    • 基础情况:当区间长度为1(即 i == j)时,如果字符是 'T',那么 dpT[i][j] = 1dpF[i][j] = 0;如果字符是 'F',那么 dpT[i][j] = 0dpF[i][j] = 1
    • 一般情况:当区间长度大于1时(即 i < j),我们需要考虑在区间内所有可能的运算符位置进行分割。运算符位于奇数索引上(假设表达式字符串中,操作数在偶数索引,运算符在奇数索引)。对于区间 [i, j],我们遍历所有可能的分割点 kki+1j-1,步长为2,因为 k 是运算符的位置)。
      将表达式分割成左区间 [i, k-1] 和右区间 [k+1, j],运算符是 expr[k]
      根据运算符的类型,组合左右区间的结果:
      • 运算符 '&'(与):结果为真,当且仅当左右都为真。
        dpT[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j])
        结果为假,当左右不全为真时。
        dpF[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpF[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpT[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j])
      • 运算符 '|'(或):结果为真,当左右至少一个为真。
        dpT[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j] + dpT[i][k-1] * dpF[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpT[k+1][j])
        结果为假,当且仅当左右都为假。
        dpF[i][j] += (dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j])
      • 运算符 '^'(异或):结果为真,当左右结果不同。
        dpT[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpF[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpT[k+1][j])
        结果为假,当左右结果相同。
        dpF[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j])
  3. 初始化与计算顺序

    • 初始化所有 dpT[i][j]dpF[i][j] 为0。
    • 我们按照区间长度 len 从小到大进行遍历(从1到整个表达式长度n)。
    • 对于每个起始点 i,计算终点 j = i + len - 1
    • 如果 len 为1,直接设置基础情况。
    • 如果 len 为大于1的奇数(因为有效的表达式长度必须是奇数:一个操作数,然后每增加一个运算符和一个操作数,长度增加2),则进行状态转移。
  4. 最终结果
    整个表达式 expr[0...n-1] 能计算出 true 的方案数就是 dpT[0][n-1]

总结

通过区间动态规划,我们将复杂表达式分解为更小的子表达式,逐步计算每个子区间能得到真或假的方案数,最终合并得到整个表达式的解。这种方法避免了暴力枚举所有括号方案的高复杂度,通过动态规划高效地解决了问题。

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)、 'F' (假)以及运算符 '&' (与)、 '|' (或)、 '^' (异或)组成。你的目标是通过在符号间添加括号的方式,计算出有多少种括号化方案可以使整个表达式的结果为 true 。 例如,对于表达式 "T^F&T" : 一种括号化方式: (T^(F&T)) ,结果为 T^(F&T) = T^F = T (真) 另一种括号化方式: ((T^F)&T) ,结果为 (T^F)&T = T&T = T (真) 因此,有两种方案使其为真。 解题思路 这是一个典型的区间动态规划问题。我们需要计算在表达式子区间 [i, j] 上,通过不同括号化方式能得到 true 或 false 的结果数量。 定义状态 : 我们定义两个DP表: dpT[i][j] :表示子表达式 expr[i...j] 能计算出 true 的方案数。 dpF[i][j] :表示子表达式 expr[i...j] 能计算出 false 的方案数。 状态转移 : 基础情况 :当区间长度为1(即 i == j )时,如果字符是 'T' ,那么 dpT[i][j] = 1 , dpF[i][j] = 0 ;如果字符是 'F' ,那么 dpT[i][j] = 0 , dpF[i][j] = 1 。 一般情况 :当区间长度大于1时(即 i < j ),我们需要考虑在区间内所有可能的运算符位置进行分割。运算符位于奇数索引上(假设表达式字符串中,操作数在偶数索引,运算符在奇数索引)。对于区间 [i, j] ,我们遍历所有可能的分割点 k ( k 从 i+1 到 j-1 ,步长为2,因为 k 是运算符的位置)。 将表达式分割成左区间 [i, k-1] 和右区间 [k+1, j] ,运算符是 expr[k] 。 根据运算符的类型,组合左右区间的结果: 运算符 '&' (与):结果为真,当且仅当左右都为真。 dpT[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j]) 结果为假,当左右不全为真时。 dpF[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpF[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpT[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j]) 运算符 '|' (或):结果为真,当左右至少一个为真。 dpT[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j] + dpT[i][k-1] * dpF[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpT[k+1][j]) 结果为假,当且仅当左右都为假。 dpF[i][j] += (dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j]) 运算符 '^' (异或):结果为真,当左右结果不同。 dpT[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpF[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpT[k+1][j]) 结果为假,当左右结果相同。 dpF[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j] + dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j]) 初始化与计算顺序 : 初始化所有 dpT[i][j] 和 dpF[i][j] 为0。 我们按照区间长度 len 从小到大进行遍历(从1到整个表达式长度n)。 对于每个起始点 i ,计算终点 j = i + len - 1 。 如果 len 为1,直接设置基础情况。 如果 len 为大于1的奇数(因为有效的表达式长度必须是奇数:一个操作数,然后每增加一个运算符和一个操作数,长度增加2),则进行状态转移。 最终结果 : 整个表达式 expr[0...n-1] 能计算出 true 的方案数就是 dpT[0][n-1] 。 总结 通过区间动态规划,我们将复杂表达式分解为更小的子表达式,逐步计算每个子区间能得到真或假的方案数,最终合并得到整个表达式的解。这种方法避免了暴力枚举所有括号方案的高复杂度,通过动态规划高效地解决了问题。