布尔括号化问题(带权值版本)
字数 1183 2025-11-14 10:02:54

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'(真)、'F'(假)、'&'(与)、'|'(或)、'^'(异或)以及括号组成。每个操作符都有一个正整数权值,表示使用该操作符的代价。我们需要计算使整个表达式值为True所需的最小代价。

例如,表达式"T|F&T^F"的操作符权值为[2,1,3],那么:

  • 如果先计算"F&T"(代价1),再计算"T|T"(代价2),最后计算"T^F"(代价3),总代价为1+2+3=6
  • 如果先计算"T|F"(代价2),再计算"T&T"(代价1),最后计算"T^F"(代价3),总代价为2+1+3=6
  • 另一种计算顺序可能得到更小的总代价

解题过程:

  1. 问题分析:
    这是一个典型的区间动态规划问题。我们需要考虑表达式中所有可能的计算顺序,找到使最终结果为True且总代价最小的计算方式。

  2. 状态定义:
    定义dp[i][j][0]表示子表达式从i到j计算为False的最小代价
    定义dp[i][j][1]表示子表达式从i到j计算为True的最小代价

  3. 状态转移:
    对于区间[i,j],我们枚举所有可能的分割点k,其中k是操作符的位置:

  • 如果操作符是'&':
    True = (左True & 右True),代价 = 左True代价 + 右True代价 + 操作符权值
    False = (左True & 右False) 或 (左False & 右True) 或 (左False & 右False)
    取最小代价的组合

  • 如果操作符是'|':
    True = (左True | 右True) 或 (左True | 右False) 或 (左False | 右True)
    False = (左False | 右False)
    取最小代价的组合

  • 如果操作符是'^':
    True = (左True ^ 右False) 或 (左False ^ 右True)
    False = (左True ^ 右True) 或 (左False ^ 右False)
    取最小代价的组合

  1. 具体步骤:
    步骤1:预处理,将表达式拆分为操作数和操作符
    步骤2:初始化长度为1的区间(单个布尔值)
    步骤3:按区间长度从小到大计算
    步骤4:对于每个区间,枚举所有分割点(操作符位置)
    步骤5:根据操作符类型更新True和False的最小代价
    步骤6:最终结果为dp[0][n-1][1]

  2. 示例计算:
    对于表达式"T|F&T^F"和权值[2,1,3]:

  • 先计算长度为3的区间
  • 再计算长度为5的区间
  • 最后计算整个表达式
    通过比较所有可能的分割方式,找到最小代价
  1. 时间复杂度:O(n³),其中n是表达式长度
    空间复杂度:O(n²)

这个算法通过系统地考虑所有可能的括号化方式,并使用动态规划避免重复计算,能够高效地找到使表达式为True的最小代价。

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'(真)、'F'(假)、'&'(与)、'|'(或)、'^'(异或)以及括号组成。每个操作符都有一个正整数权值,表示使用该操作符的代价。我们需要计算使整个表达式值为True所需的最小代价。 例如,表达式"T|F&T^F"的操作符权值为[ 2,1,3 ],那么: 如果先计算"F&T"(代价1),再计算"T|T"(代价2),最后计算"T^F"(代价3),总代价为1+2+3=6 如果先计算"T|F"(代价2),再计算"T&T"(代价1),最后计算"T^F"(代价3),总代价为2+1+3=6 另一种计算顺序可能得到更小的总代价 解题过程: 问题分析: 这是一个典型的区间动态规划问题。我们需要考虑表达式中所有可能的计算顺序,找到使最终结果为True且总代价最小的计算方式。 状态定义: 定义dp[ i][ j][ 0 ]表示子表达式从i到j计算为False的最小代价 定义dp[ i][ j][ 1 ]表示子表达式从i到j计算为True的最小代价 状态转移: 对于区间[ i,j ],我们枚举所有可能的分割点k,其中k是操作符的位置: 如果操作符是'&': True = (左True & 右True),代价 = 左True代价 + 右True代价 + 操作符权值 False = (左True & 右False) 或 (左False & 右True) 或 (左False & 右False) 取最小代价的组合 如果操作符是'|': True = (左True | 右True) 或 (左True | 右False) 或 (左False | 右True) False = (左False | 右False) 取最小代价的组合 如果操作符是'^': True = (左True ^ 右False) 或 (左False ^ 右True) False = (左True ^ 右True) 或 (左False ^ 右False) 取最小代价的组合 具体步骤: 步骤1:预处理,将表达式拆分为操作数和操作符 步骤2:初始化长度为1的区间(单个布尔值) 步骤3:按区间长度从小到大计算 步骤4:对于每个区间,枚举所有分割点(操作符位置) 步骤5:根据操作符类型更新True和False的最小代价 步骤6:最终结果为dp[ 0][ n-1][ 1 ] 示例计算: 对于表达式"T|F&T^F"和权值[ 2,1,3 ]: 先计算长度为3的区间 再计算长度为5的区间 最后计算整个表达式 通过比较所有可能的分割方式,找到最小代价 时间复杂度:O(n³),其中n是表达式长度 空间复杂度:O(n²) 这个算法通过系统地考虑所有可能的括号化方式,并使用动态规划避免重复计算,能够高效地找到使表达式为True的最小代价。