布尔括号化问题(带权值版本)
字数 1800 2025-11-12 15:57:40

布尔括号化问题(带权值版本)

题目描述:
给定一个布尔表达式,由符号 'T'(true)、'F'(false)和运算符 '&'(与)、'|'(或)、'^'(异或)组成。表达式中的符号和运算符交替出现,例如 "T|F&T^F"。现在,你可以在任意位置添加括号来改变运算顺序,但不能改变符号和运算符的原始顺序。

问题要求:计算通过不同的括号化方式,使得整个表达式最终结果为 True 的方法数。

解题过程:

步骤1:理解问题结构

  • 表达式由操作数和运算符交替组成
  • 我们需要考虑所有可能的括号化方式
  • 这是一个区间划分问题,适合用区间DP解决

步骤2:定义DP状态
我们定义两个DP数组:

  • dpT[i][j]:表示子表达式从第i个符号到第j个符号,计算结果为True的方法数
  • dpF[i][j]:表示子表达式从第i个符号到第j个符号,计算结果为False的方法数

步骤3:确定状态转移
对于区间[i,j],我们考虑在哪个运算符位置进行划分:

  • 如果区间长度为1(即单个操作数):

    • 如果是'T':dpT[i][i] = 1, dpF[i][i] = 0
    • 如果是'F':dpT[i][i] = 0, dpF[i][i] = 1
  • 如果区间长度大于1:
    我们在每个运算符位置k(i < k < j)进行划分,将表达式分为左右两部分
    根据运算符的类型,计算组合结果:

    对于运算符 '&'(与):

    • True = 左True & 右True
    • dpT[i][j] += dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j]
    • 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])

    对于运算符 '|'(或):

    • True = 左True | 右True
    • 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])
    • dpF[i][j] += dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j]

    对于运算符 '^'(异或):

    • True = 左True ^ 右False 或 左False ^ 右True
    • dpT[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpF[k+1][j]) + (dpF[i][k-1] * dpT[k+1][j])
    • dpF[i][j] += (dpT[i][k-1] * dpT[k+1][j]) + (dpF[i][k-1] * dpF[k+1][j])

步骤4:实现细节

  • 按区间长度从小到大计算
  • 外层循环:区间长度len从1到n(步长为2,因为符号和运算符交替)
  • 内层循环:区间起始位置i
  • 最内层循环:划分位置k(运算符位置)

步骤5:示例演示
以表达式 "T|F&T" 为例:
符号序列:T(0) |(1) F(2) &(3) T(4)

计算过程:

  1. 初始化长度为1的区间:
    dpT[0][0]=1, dpF[0][0]=0
    dpT[2][2]=0, dpF[2][2]=1
    dpT[4][4]=1, dpF[4][4]=0

  2. 长度为3的区间[0,2](T|F):
    在位置1划分(运算符|):
    dpT[0][2] += dpT[0][0]dpT[2][2] + dpT[0][0]dpF[2][2] + dpF[0][0]dpT[2][2]
    = 1
    0 + 11 + 00 = 1
    dpF[0][2] += dpF[0][0]dpF[2][2] = 01 = 0

  3. 区间[2,4](F&T)同理计算...

  4. 最终计算整个区间[0,4]...

最终结果存储在dpT[0][n-1]中,表示整个表达式结果为True的方法数。

这个算法的时间复杂度是O(n³),空间复杂度是O(n²),能高效解决中等规模的布尔表达式括号化问题。

布尔括号化问题(带权值版本) 题目描述: 给定一个布尔表达式,由符号 'T'(true)、'F'(false)和运算符 '&'(与)、'|'(或)、'^'(异或)组成。表达式中的符号和运算符交替出现,例如 "T|F&T^F"。现在,你可以在任意位置添加括号来改变运算顺序,但不能改变符号和运算符的原始顺序。 问题要求:计算通过不同的括号化方式,使得整个表达式最终结果为 True 的方法数。 解题过程: 步骤1:理解问题结构 表达式由操作数和运算符交替组成 我们需要考虑所有可能的括号化方式 这是一个区间划分问题,适合用区间DP解决 步骤2:定义DP状态 我们定义两个DP数组: dpT[ i][ j ]:表示子表达式从第i个符号到第j个符号,计算结果为True的方法数 dpF[ i][ j ]:表示子表达式从第i个符号到第j个符号,计算结果为False的方法数 步骤3:确定状态转移 对于区间[ i,j ],我们考虑在哪个运算符位置进行划分: 如果区间长度为1(即单个操作数): 如果是'T':dpT[ i][ i] = 1, dpF[ i][ i ] = 0 如果是'F':dpT[ i][ i] = 0, dpF[ i][ i ] = 1 如果区间长度大于1: 我们在每个运算符位置k(i < k < j)进行划分,将表达式分为左右两部分 根据运算符的类型,计算组合结果: 对于运算符 '&'(与): True = 左True & 右True dpT[ i][ j] += dpT[ i][ k-1] * dpT[ k+1][ j ] 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 ]) 对于运算符 '|'(或): True = 左True | 右True 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 ]) dpF[ i][ j] += dpF[ i][ k-1] * dpF[ k+1][ j ] 对于运算符 '^'(异或): True = 左True ^ 右False 或 左False ^ 右True dpT[ i][ j] += (dpT[ i][ k-1] * dpF[ k+1][ j]) + (dpF[ i][ k-1] * dpT[ k+1][ j ]) dpF[ i][ j] += (dpT[ i][ k-1] * dpT[ k+1][ j]) + (dpF[ i][ k-1] * dpF[ k+1][ j ]) 步骤4:实现细节 按区间长度从小到大计算 外层循环:区间长度len从1到n(步长为2,因为符号和运算符交替) 内层循环:区间起始位置i 最内层循环:划分位置k(运算符位置) 步骤5:示例演示 以表达式 "T|F&T" 为例: 符号序列:T(0) |(1) F(2) &(3) T(4) 计算过程: 初始化长度为1的区间: dpT[ 0][ 0]=1, dpF[ 0][ 0 ]=0 dpT[ 2][ 2]=0, dpF[ 2][ 2 ]=1 dpT[ 4][ 4]=1, dpF[ 4][ 4 ]=0 长度为3的区间[ 0,2 ](T|F): 在位置1划分(运算符|): dpT[ 0][ 2] += dpT[ 0][ 0] dpT[ 2][ 2] + dpT[ 0][ 0] dpF[ 2][ 2] + dpF[ 0][ 0] dpT[ 2][ 2 ] = 1 0 + 1 1 + 0 0 = 1 dpF[ 0][ 2] += dpF[ 0][ 0] dpF[ 2][ 2] = 0 1 = 0 区间[ 2,4 ](F&T)同理计算... 最终计算整个区间[ 0,4 ]... 最终结果存储在dpT[ 0][ n-1 ]中,表示整个表达式结果为True的方法数。 这个算法的时间复杂度是O(n³),空间复杂度是O(n²),能高效解决中等规模的布尔表达式括号化问题。