NO.84十六届蓝桥杯备战|动态规划-路径类DP|矩阵的最小路径和|迷雾森林|过河卒|方格取数(C++)

路径类dp是线性dp的⼀种,它是在⼀个n×m的矩阵中设置⼀个⾏⾛规则,研究从起点⾛到终点的⽅案数、最⼩路径和或者最⼤路径和等等的问题

矩阵的最小路径和_牛客题霸_牛客网
  1. 状态表⽰:
    dp[i][j]表⽰:到达[i, j]位置处,最⼩路径和是多少。
    那我们的最终结果就是dp[n][m]
  2. 状态转移:
    到达[i, j] 位置之前的⼀⼩步,有两种情况:
    i. 从[i - 1, j] 向下⾛⼀步,转移到[i, j] 位置;
    ii. 从[i, j - 1] 向右⾛⼀步,转移到[i, j] 位置。
    由于到[i, j]位置两种情况,并且我们要找的是最⼩路径,因此只需要这两种情况下的最⼩值,再加上[i,j]位置上本⾝的值即可:dp[i][j] = min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]) + a[i][j]
  3. 初始化:
    第⼀⾏和第⼀列是要初始化的,因为会越界访问。
    但是如果把整张表初始化为⽆穷⼤,然后把dp[0][1]dp[1][0]的值设为0,后续填表就是正确的。
  4. 填表顺序:
    根据「状态转移⽅程」的推导来看,填表的顺序就是「从上往下」填每⼀⾏,每⼀⾏「从左往
    后」
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
  
const int N = 510;
  
int n, m;
int f[N][N];
  
int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
  
    cin >> n >> m;
  
    //初始化
    memset(f, 0x3f, sizeof f);
    f[0][1] = 0;
  
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        for (int j = 1; j <= m; j++)
        {
            int x; cin >> x;
            f[i][j] = min(f[i-1][j], f[i][j-1]) + x;
        }
    }
    cout << f[n][m] << endl;
  
    return 0;
}
迷雾森林
  1. 状态表⽰:
    f[i][j]表⽰:到达[i, j]位置时,有多少种⽅案。
    那么f[1][m]就是我们要的结果。
  2. 状态转移⽅程:
    a. 如果[i, j]位置是空地,到达[i, j]位置有两种⽅式:
  • [i + 1, j]向上⾛⼀步,此时的⽅案数为f[i + 1][j]
  • [i, j - 1]向右⾛⼀步,此时的⽅案数为f[i][j - 1]
    两者总和就是到达[i, j]位置的总⽅案数。
    b. 如果[i, j]位置是树,⽆法⾛到,f[i][j] = 0
  1. 初始化:
    可以在原始矩阵的规模上多加上⼀⾏和⼀列,把f[n + 1][1]或者f[n][0]初始化为1,这样后
    续填表就会有意义。
  2. 填表顺序:
    从下往上每⼀⾏,每⼀⾏从左往右
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N = 3010, MOD = 2333;

int n, m;
int a[N][N];
int f[N][N];

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
    
    cin >> n >> m;
    
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        for (int j = 1; j <= m; j++)
            cin >> a[i][j];
    
    //初始化
    f[n][0] = 1;
    
    for (int i = n; i >= 1; i--)
        for (int j = 1; j <= m; j++)
            if (a[i][j] == 0)
                f[i][j] = (f[i][j-1] + f[i+1][j]) % MOD;
    cout << f[1][m] << endl;
    
    return 0;
}
P1002 [NOIP 2002 普及组] 过河卒 - 洛谷
  1. 状态表⽰:
    f[i][j]表⽰:到达[i, j]位置的⽅案数。
    那么f[n][m]就是我们要的结果。
  2. 状态转移⽅程:
    a. 如果[i, j]位置能⾛到,到达[i, j]位置之前的⼀⼩步,有两种情况:
  • [i - 1, j]向下⾛⼀步,⾛到[i, j] ,此时的⽅案数为f[i - 1][j]
  • [i, j - 1]向右⾛⼀步,⾛到[i, j] ,此时的⽅案数为f[i][j - 1]
    那么总⽅案数f[i][j] = f[i - 1][j] + f[i][j - 1]
    b. 如果[i, j]位置⾛不到,f[i][j] = 0
  1. 初始化:
    我们可以给原始的矩阵多加⼀⾏多加⼀列,n, m, x, y全部+1 ,这样填任何⼀个位置都不会越
    界。
    然后初始化f[1][0] = 1 或者f[0][1] = 1 ,保证后续填表正确即可。
  2. 填表顺序:
    从上往下每⼀⾏,每⼀⾏从左往右
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef long long LL;

const int N = 25;

int n, m, a, b;
LL f[N][N];

bool check(int i, int j)
{
    return (i == a && j == b) || (i != a && j != b && abs(i - a) + abs(j - b) == 3);
}

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    cin >> n >> m >> a >> b;
    n++; m++; a++; b++;

    //初始化
    f[0][1] = 1;

    for (int i = 1; i <= n; i++)
        for (int j = 1; j <= m; j++)
        {
            if (check(i, j)) continue;

            f[i][j] = f[i-1][j] + f[i][j-1];
        }
    cout << f[n][m] << endl;
    
    return 0;
}
P1004 [NOIP 2000 提高组] 方格取数 - 洛谷

贪⼼+两次dp是错误的,因为两次最优不等于全局最优,可以举出反例。正解应该是同时去⾛两条路,两者相互影响,所以放在⼀起考虑。

  1. 状态表⽰:
    需要知道当前这两条路径⾛到什么位置,因此需要四维 f [ i 1 ] [ j 1 ] [ i 2 ] [ j 2 ] f[i_{1}][j_{1}][i_{2}][j_{2}] f[i1][j1][i2][j2]来表⽰第⼀条路⾛到 [ i 1 ] [ j 1 ] [i_{1}][j_{1}] [i1][j1]第⼆条路⾛到 [ i 2 ] [ j 2 ] [i_{2}][j_{2}] [i2][j2] 。
    但是我们发现,因为两者是同时出发的,所以横纵坐标之和是⼀个定值。也就是说,只要知道了横纵坐标之和,以及两者的横坐标,就可以计算出纵坐标,状态表⽰就可以优化掉⼀维。
    优化后的状态表⽰: f [ s t ] [ i 1 ] [ i 2 ] f[st][i_{1}][i_{2}] f[st][i1][i2]表⽰:第⼀条路在 [ i 1 , s t − i 1 ] [i_{1},st-i_{1}] [i1,st−i1] ,第⼆条路在 [ i 2 , s t − i 2 ] [i_{2},st-i_{2}] [i2,st−i2]时,两者的路径最⼤和。那我们的最终结果就是 f [ n × 2 ] [ n ] [ n ] f[n \times 2][n][n] f[n×2][n][n] 。
  2. 状态转移⽅程:
    第⼀条路可以从上 [ i 1 − 1 , s t − i 1 ] [i_{1}-1,st-i_{1}] [i1−1,st−i1]或者左 [ i 1 , s t − i 1 − 1 ] [i_{1},st-i_{1}-1] [i1,st−i1−1]⾛到 [ i 1 , s t − i 1 ] [i_{1},st-i_{1}] [i1,st−i1]位置;第⼆条路可
    以从上 [ i 2 − 1 , s t − i 2 ] [i_{2}-1,st-i_{2}] [i2−1,st−i2]或者左 [ i 2 , s t − i 2 − 1 ] [i_{2},st-i_{2}-1] [i2,st−i2−1]⾛到 [ i 2 , s t − i 2 ] [i_{2},st-i_{2}] [i2,st−i2]位置。排列组合⼀下⼀共4中情况,分别是:
  • 上+上,此时的最⼤和为:f[st - 1][i1 - 1][i2 - 1]
  • 上+左,此时的最⼤和为:f[st - 1][i1 - 1][i2]
  • 左+上,此时的最⼤和为:f[st - 1][i1 2 ][i - 1]
  • 左+左,此时的最⼤和为:f[st - 1][i1 2 ][i ]
    取上⾯四种情况的最⼤值,然后再加上a[i1][j1]a[i2][j2]。但是要注意,如果两个路径当前在同⼀位置时,只⽤加上⼀个a[i1][j1]即可
  1. 初始化:
    算的是路径和,0 不会影响最终结果,直接填表。
  2. 填表顺序:
    先从⼩到⼤循环横纵坐标之和,然后依次从⼩到⼤循环两者的横坐标
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N = 15;
int n;
int a[N][N];
int f[N*2][N][N];

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    cin >> n;
    int x, y, w;
    while (cin >> x >> y >> w, x)
    {
        a[x][y] = w;    
    }
    for (int s = 2; s <= n+n; s++)
    {
        for (int i1 = 1; i1 <= n; i1++)
        {
            for (int i2 = 1; i2 <= n; i2++)
            {
                int j1 = s - i1, j2 = s - i2;
                if (j1 <= 0 || j1 > n || j2 <= 0 || j2 > n) continue;

                int t = f[s-1][i1][i2];
                t =  max(t, f[s-1][i1][i2-1]);
                t =  max(t, f[s-1][i1-1][i2]);
                t =  max(t, f[s-1][i1-1][i2-1]);
                
                if (i1 == i2)
                {
                    f[s][i1][i2] = t + a[i1][j1];
                }
                else
                {
                    f[s][i1][i2] = t + a[i1][j1] + a[i2][j2];
                }
            }
        }
    }
    cout << f[n+n][n][n] << endl;
    
    return 0;
}
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