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【动态规划】状态压缩之售货员的难题

热度:26   发布时间:2023-10-28 23:50:31.0

某乡有n个村庄(1< n < 20),有一个售货员,他要到各个村庄去售货,各村庄之间的路程s(0 < s < 1000)是已知的,且A村到B村与B村到A村的路大多不同。为了提高效率,他从商店出发到每个村庄一次,然后返回商店所在的村,假设商店所在的村庄为 1,他不知道选择什么样的路线才能使所走的路程最短。请你帮他选择一条最短的路。

输入


  

村庄数n和各村之间的路程(均是整数)。

输出


  

最短的路程

样例输入

3			{村庄数}
0 2 1		{村庄1到各村的路程}
1 0 2		{村庄2到各村的路程}
2 1 0		{村庄3到各村的路程}

样例输出

3

做这道题之前需要先知道一些关于状态压缩的基本概念,简单来说,就是在一般的题目里,一个数组即可保存状态。但是有这样的一些题 目,它们具有DP问题的特性,但是状态中所包含的信息过多,如果要用数组来保存状态的话需要四维以上的数组。于是,我们就需要通过状态压缩来保存状态,而 使用状态压缩来保存状态的DP就叫做状态压缩DP。例如这道售货员难题,若有n 个村庄,想要表示是否经过每个村庄的状态,则需要使用n维数组,而采取状态压缩,往往利用二进制的整数来简单的表示状态,如0101,则表示经过了1、3号村庄,没有经过2、4号村庄。

为了更好的理解状压dp,首先介绍位运算相关的知识。

运算名 符号 效果
& 按位与 如果两个相应的二进制位都为1,则该位的结果值为1,否则为0
l 按位或 两个相应的二进制位中只要有一个为1,该位的结果值为1
^ 按位异或 若参加运算的两个二进制位值相同则为0,否则为1
~ 取反 ~是一元运算符,用来对一个二进制数按位取\反,即将0变1,将1变0
<< 左移 用来将一个数的各二进制位全部左移N位,右补0
*>> 右移 将一个数的各二进制位右移N位,移到右端 的低位被舍弃,对于无符号数,高位补0

这几种运算在状压dp中有着广泛的应用,常见的应用如下:

1.判断一个数字x二进制下第i位是不是等于1。

方法:if ( ( ( 1 << ( i - 1 ) ) & x ) > 0)

将1左移i-1位,相当于制造了一个只有第i位上是1,其他位上都是0的二进制数。然后与x做与运算,如果结果>0,说明x第i位上是1,反之则是0。

2.将一个数字x二进制下第i位更改成1。

方法:x = x | ( 1<<(i-1) )

证明方法与1类似,此处不再重复证明。

3.把一个数字二进制下最靠右的第一个1去掉。

方法:x=x&(x-1)

回过头来看这道题,n<20,使用状态压缩将会很方便,dp[i][j]表示从起始点到i号点在j状态下花费的最短路程,例如n=3,dp[3][3],即表示从起始点到3号点,在011,也就是经过了1号点和2号点的情况的最短路程。

详细的状态方程可以见代码,再填出dp表格后,比较不同的点在经过所有点后到起始点的路程,便可以得到答案

代码如下:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<cmath>
using namespace std;
#define min(a,b) a<b?a:b
int map[21][21];
int dp[21][40000];
int main()
{int n;cin>>n;for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=n;j++){cin>>map[i][j];}}memset(dp,64,sizeof(dp));dp[1][1]=0;for(int i=0;i<=(1<<n);i++){for(int j=1;j<=n;j++){if(((1<<(j-1))&i)==0){for(int q=1;q<=n;q++){if(1<<(q-1)&i){dp[j][1<<j-1|i]=min(dp[j][1<<j-1|i],dp[q][i]+map[q][j]);}}}}}int ans=9999999;for(int i=2;i<=n;i++){ans=min(ans,dp[i][(1<<n)-1]+map[i][1]);}cout<<ans<<endl;return 0;
}


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