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 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])
- 运算符
- 基础情况:当区间长度为1(即
-
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。
- 初始化所有
-
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。