来自Facebook算法比赛的题目(三)

HackerCup

FacobookHackerCup是facebook下面的一个算法比赛,始于2011年,每年举办一届。来自世界各地的coder都能够参加该项比赛。在前两天,HackCup刚进行完Round1,Round1有4个题目,分别为10,25,25,40分,得到35分以上晋级下一轮。今天我们来看这个10分的题目。

来自Facebook算法比赛的题目(三)

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题目大意

Pie特别好吃,所以你每天都要吃一个。

在接下来的N天,你每天都会去买Pie,每天都会有M个Pie出售,第i天的第j个pie的售价为c[i][j],在这个神奇的国度,如果你一天买x个Pie,那么你就要给x^2的税。

Pie很特殊,很难过期,所以可以存放无限久,问最少要花多少钱,才能保证每天吃上一个Pie.

样例输入

第一行是一个数T,表示有T组样例,接下来两个数,N,M表示N天,每天有M个Pie出售,接下来一个N*M的矩阵,表示第i天第j个Pie的售价。

来自Facebook算法比赛的题目(三)

样例输出

来自Facebook算法比赛的题目(三)

第一个样例,我们第一天买2个Pie,花费是1 + 1 + 2 * 2 = 6元,第2天买一个Pie,花费101元,总共107元。

原题

来自Facebook算法比赛的题目(三)

思考

解法一:

首先我们先对这个问题进行抽象,我们用f[i][j]表示从第1天到第i天,累计买了j个Pie花费的最低价钱,为了保证每天吃上一个Pie,我们需要保证j >= i, 最后求F[N][N]。

如果我们从f[i][j]转移到f[i + 1][k],两者之间的差值就是cost[i + 1][k - j],它的含义是第i+1天,买了k - j 个Pie的最小花费。(0 <= k-j <=M.)

那么这个cost[i + 1][k - j]怎么求呢?非常的简单,我们需要把第i+1天的Pie从小到大进行排序,然后就能求出对应的结果。cost[i][j] = Sigma{a[i][j']} + j * j.

我们总结一下动态规划的转移方程:

f[i][j] = Math.min{f[i - 1][j - k] + cost[i][k]},j >= i, k <= min(j, M);

解法二:

这个解法是刚刚写这个文章才想到的,这个题目,我们可以逆向地看待这个问题,原题可以等价于,最后一天,最少需要买1个饼,我们从最后一天去考虑,到了倒数第二天,我们连着最后一天,最少需要买2个饼,到了倒数第三天,最少需要买3个饼,如果倒数第3天的饼比倒数第二天或者第一天的划算,那么我们就能把后面的替换掉。

问题等价于维护一个大根堆!我们又考虑到了饼是有税的,但是这个饼的税是可以进行转化的,假设某一天的饼的花费为a[0]..a[M -1],我们从小到大排序后,把税加上去,第1个饼的花费为a[0] + 11,第2个饼的花费为a[1] + 22 - 11, 第3个饼的花费为a[2] + 33 - 2 * 2...

我们用这种做法来解决第一个样例,第3天,选择一个饼,堆里面的元素有10001,第2天,选择一个饼,堆里面的元素为101, 10001,我们发现第2天第2个饼的价值103小于10001,所以替换掉,堆里面的元素变成101, 103.到了第一天,我们先去最小的2加入堆,然后再用4替换掉103,堆中元素变成2,4,101,最后的结果就是107了。

代码

当时其实我只想到第一种解法,所以看这个代码吧。

来自Facebook算法比赛的题目(三)

第33-41行,预处理第i天买j个饼的最小花费

第43-55行,动态规划状态转移,注意考虑边界条件,这里我把初始值都弄成-1,如果弄成一个够大的数可以减少那个if。

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