布尔括号化问题(带权值版本)
字数 1496 2025-11-14 16:28:50

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字符串,由字符 'T'(真)、'F'(假)以及运算符 '&'(与)、'|'(或)、'^'(异或)组成。表达式中的每个布尔值都有一个对应的权值。我们的目标是通过添加括号来改变运算顺序,使得整个表达式的值为真(T)时,所有为真的子表达式权值之和最大。

解题过程:

  1. 问题分析:
  • 输入是一个交替的布尔值和运算符的序列,如:T & F | T ^ F
  • 每个布尔值有一个正整数的权值
  • 我们需要找到所有可能的括号化方式中,使得最终结果为真时,所有为真的子表达式的权值之和最大
  1. 状态定义:
    定义两个DP数组:
  • dp_true[i][j]:表示子串 s[i...j] 通过括号化能得到真的最大权值和
  • dp_false[i][j]:表示子串 s[i...j] 通过括号化能得到假的最大权值和
  1. 状态初始化:
    对于长度为1的子串(即单个字符):
  • 如果 s[i] == 'T'
    • dp_true[i][i] = weight[i](权值)
    • dp_false[i][i] = 0
  • 如果 s[i] == 'F'
    • dp_true[i][i] = 0
    • dp_false[i][i] = weight[i](权值)
  1. 状态转移:
    对于每个区间 [i, j],我们枚举所有可能的分割点 k(在运算符位置分割):
  • 当运算符是 '&'(与)时:

    • 结果为真:左右都为真
      true_val = dp_true[i][k-1] + dp_true[k+1][j] + weight[k]
    • 结果为假:左真右假 或 左假右真 或 左假右假
      false_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_false[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_true[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_false[k+1][j]) + weight[k]
  • 当运算符是 '|'(或)时:

    • 结果为真:左真右真 或 左真右假 或 左假右真
      true_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_true[k+1][j], dp_true[i][k-1] + dp_false[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_true[k+1][j]) + weight[k]
    • 结果为假:左右都为假
      false_val = dp_false[i][k-1] + dp_false[k+1][j] + weight[k]
  • 当运算符是 '^'(异或)时:

    • 结果为真:左真右假 或 左假右真
      true_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_false[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_true[k+1][j]) + weight[k]
    • 结果为假:左真右真 或 左假右假
      false_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_true[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_false[k+1][j]) + weight[k]
  1. 最终结果:
    整个表达式为真时的最大权值和就是 dp_true[0][n-1],其中 n 是字符串长度。

  2. 实现细节:

  • 按区间长度从小到大计算
  • 注意运算符位置和操作数的对应关系
  • 时间复杂度:O(n³),空间复杂度:O(n²)

这个算法通过动态规划系统地考虑了所有可能的括号化方式,同时考虑了每个子表达式的权值,确保找到权值和最大的方案。

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字符串,由字符 'T'(真)、'F'(假)以及运算符 '&'(与)、'|'(或)、'^'(异或)组成。表达式中的每个布尔值都有一个对应的权值。我们的目标是通过添加括号来改变运算顺序,使得整个表达式的值为真(T)时,所有为真的子表达式权值之和最大。 解题过程: 问题分析: 输入是一个交替的布尔值和运算符的序列,如:T & F | T ^ F 每个布尔值有一个正整数的权值 我们需要找到所有可能的括号化方式中,使得最终结果为真时,所有为真的子表达式的权值之和最大 状态定义: 定义两个DP数组: dp_true[i][j] :表示子串 s[i...j] 通过括号化能得到真的最大权值和 dp_false[i][j] :表示子串 s[i...j] 通过括号化能得到假的最大权值和 状态初始化: 对于长度为1的子串(即单个字符): 如果 s[i] == 'T' : dp_true[i][i] = weight[i] (权值) dp_false[i][i] = 0 如果 s[i] == 'F' : dp_true[i][i] = 0 dp_false[i][i] = weight[i] (权值) 状态转移: 对于每个区间 [i, j] ,我们枚举所有可能的分割点 k (在运算符位置分割): 当运算符是 '&'(与)时: 结果为真:左右都为真 true_val = dp_true[i][k-1] + dp_true[k+1][j] + weight[k] 结果为假:左真右假 或 左假右真 或 左假右假 false_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_false[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_true[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_false[k+1][j]) + weight[k] 当运算符是 '|'(或)时: 结果为真:左真右真 或 左真右假 或 左假右真 true_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_true[k+1][j], dp_true[i][k-1] + dp_false[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_true[k+1][j]) + weight[k] 结果为假:左右都为假 false_val = dp_false[i][k-1] + dp_false[k+1][j] + weight[k] 当运算符是 '^'(异或)时: 结果为真:左真右假 或 左假右真 true_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_false[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_true[k+1][j]) + weight[k] 结果为假:左真右真 或 左假右假 false_val = max(dp_true[i][k-1] + dp_true[k+1][j], dp_false[i][k-1] + dp_false[k+1][j]) + weight[k] 最终结果: 整个表达式为真时的最大权值和就是 dp_true[0][n-1] ,其中 n 是字符串长度。 实现细节: 按区间长度从小到大计算 注意运算符位置和操作数的对应关系 时间复杂度:O(n³),空间复杂度:O(n²) 这个算法通过动态规划系统地考虑了所有可能的括号化方式,同时考虑了每个子表达式的权值,确保找到权值和最大的方案。