环形石子合并问题(最大得分版本)
字数 1011 2025-11-22 22:12:55

环形石子合并问题(最大得分版本)

问题描述:
有n堆石子排成一个环形,每堆石子有一定的数量。现在要将这些石子合并成一堆,合并规则是每次只能合并相邻的两堆,合并的得分是新堆的石子数。请计算合并的最大总得分。

解题过程:

  1. 问题分析:
  • 石子环形排列意味着第1堆和第n堆是相邻的
  • 需要将环形问题转化为线性问题处理
  • 合并得分是每次合并后新堆的石子数
  • 目标是最大化所有合并步骤的得分总和
  1. 解题思路:
  • 将环形石子复制一份接在原数组后面,形成长度为2n的线性数组
  • 在长度为2n的数组上使用区间DP求解
  • 最终答案在长度为n的所有区间中取最大值
  1. 状态定义:
    定义dp[i][j]表示合并区间[i,j]内的石子所能获得的最大得分

  2. 状态转移方程:
    对于区间[i,j],枚举分割点k(i ≤ k < j):
    dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j] + sum[i][j])
    其中sum[i][j]表示区间[i,j]内石子的总数

  3. 前缀和预处理:
    为了快速计算区间和,先计算前缀和数组prefix:
    prefix[0] = 0
    prefix[i] = prefix[i-1] + stones[i-1]
    sum[i][j] = prefix[j+1] - prefix[i]

  4. 算法步骤:
    步骤1:输入石子数量数组stones,长度为n
    步骤2:构建长度为2n的扩展数组extended_stones
    步骤3:计算扩展数组的前缀和prefix
    步骤4:初始化dp数组为0
    步骤5:按区间长度从小到大遍历:

  • 长度len从2到n(因为至少要合并两堆)
  • 左端点i从0到2n-len
  • 右端点j = i + len - 1
  • 枚举分割点k从i到j-1
  • 更新dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j] + sum[i][j])
    步骤6:在长度为n的所有区间中找出最大得分
  1. 复杂度分析:
  • 时间复杂度:O(n³),需要三重循环
  • 空间复杂度:O(n²),用于存储dp数组
  1. 示例演示:
    假设石子堆为[3,4,5]:
  • 扩展数组为[3,4,5,3,4,5]
  • 计算所有长度为3的区间得分
  • 取最大值作为最终答案

这种环形处理的方法可以确保考虑到所有可能的合并顺序,从而找到最大得分。

环形石子合并问题(最大得分版本) 问题描述: 有n堆石子排成一个环形,每堆石子有一定的数量。现在要将这些石子合并成一堆,合并规则是每次只能合并相邻的两堆,合并的得分是新堆的石子数。请计算合并的最大总得分。 解题过程: 问题分析: 石子环形排列意味着第1堆和第n堆是相邻的 需要将环形问题转化为线性问题处理 合并得分是每次合并后新堆的石子数 目标是最大化所有合并步骤的得分总和 解题思路: 将环形石子复制一份接在原数组后面,形成长度为2n的线性数组 在长度为2n的数组上使用区间DP求解 最终答案在长度为n的所有区间中取最大值 状态定义: 定义dp[ i][ j]表示合并区间[ i,j ]内的石子所能获得的最大得分 状态转移方程: 对于区间[ i,j],枚举分割点k(i ≤ k < j): dp[ i][ j] = max(dp[ i][ j], dp[ i][ k] + dp[ k+1][ j] + sum[ i][ j ]) 其中sum[ i][ j]表示区间[ i,j ]内石子的总数 前缀和预处理: 为了快速计算区间和,先计算前缀和数组prefix: prefix[ 0 ] = 0 prefix[ i] = prefix[ i-1] + stones[ i-1 ] sum[ i][ j] = prefix[ j+1] - prefix[ i ] 算法步骤: 步骤1:输入石子数量数组stones,长度为n 步骤2:构建长度为2n的扩展数组extended_ stones 步骤3:计算扩展数组的前缀和prefix 步骤4:初始化dp数组为0 步骤5:按区间长度从小到大遍历: 长度len从2到n(因为至少要合并两堆) 左端点i从0到2n-len 右端点j = i + len - 1 枚举分割点k从i到j-1 更新dp[ i][ j] = max(dp[ i][ j], dp[ i][ k] + dp[ k+1][ j] + sum[ i][ j ]) 步骤6:在长度为n的所有区间中找出最大得分 复杂度分析: 时间复杂度:O(n³),需要三重循环 空间复杂度:O(n²),用于存储dp数组 示例演示: 假设石子堆为[ 3,4,5 ]: 扩展数组为[ 3,4,5,3,4,5 ] 计算所有长度为3的区间得分 取最大值作为最终答案 这种环形处理的方法可以确保考虑到所有可能的合并顺序,从而找到最大得分。