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。