P4141-消失之物题解

Table of Contents

  1. 题目描述:
  2. 题目简化:
  3. [解法一:朴素01背包 80pts](#解法一:朴素01背包 80pts)
  4. [解法二:补集辅助数组 100pts](#解法二:补集辅助数组 100pts)
  5. 关于这篇题解:

题目描述:

题目描述

ftiasch 有 \(n\) 个物品, 体积分别是 \(w_1,w_2,\dots,w_n\)。由于她的疏忽,第 \(i\) 个物品丢失了。

"要使用剩下的 \(n-1\) 物品装满容积为 \(x\) 的背包,有几种方法呢?"------这是经典的问题了。

她把答案记为 \(\text{cnt}(i,x)\) ,想要得到所有\(i \in [1,n]\), \(x \in [1,m]\) 的 \(\text{cnt}(i,x)\) 表格。

!

输入格式

第一行两个整数 \(n,m\),表示物品的数量和最大的容积。

第二行 \(n\) 个整数 \(w_1,w_2,\dots,w_n\),表示每个物品的体积。

输出格式

输出一个 \(n \times m\) 的矩阵,表示 \(\text{cnt}(i,x)\) 的**末位数字**。

输入输出样例 #1

输入 #1

```

3 2

1 1 2

```

输出 #1

```

11

11

21

```

说明/提示

【数据范围】

对于 \(100\%\) 的数据,\(1\le n,m \le 2000\),且 \(1\le w_i\le 2000\)。

【样例解释】

如果物品 3 丢失的话,只有一种方法装满容量是 2 的背包,即选择物品 1 和物品 2。


\(\text{upd 2023.8.11}\):新增加五组 Hack 数据。

题目简化:

给定n个物品和容量为m的背包,此时我们令物品 \(i \in [1,n]\) 不可选,令背包容量 \(v \in m\) 逐渐增加,输出去除每种物品后对于正好填满每种背包大小的方案数的个位;

解法一:朴素01背包 80pts

这道题最朴素的做法是 \(O(n^2 \times m)\) 的,我们每次更改不可用的物品 \(i\) 时,都重新进行一次dp数组计算,而每次dp的计算都是 \(O(n \times m)\) 的,所以总体时间复杂度 \(O(n^2 \times m)\) ;

没什么好解释的,这里不给代码了;

解法二:补集辅助数组 100pts

我们注意到: \(O(n^2 \times m)\) 的时间复杂度明显不可接受,那么唯一可能的复杂度是 \(O(n \times m)\) 的,也就是说,我们对于去除一个元素的这个操作,需要 \(O(1)\) 完成;

因此我们需要设计出如何通过dp数组直接求出去除一个物品的答案,这里我们根据补集的思想进行设计:

不难发现: 总方案数 = 选i的方案数 + 不选i的方案数 ;

我们最终要求出的就是不选i的方案数,所以我们要做的就是以 \(O(1)\) 的复杂度求出不选i的方案数;

我自己做这道题的时候做了2小时,想出来了解法:

我们维护一个数组 \(f_v\) ,定义为容量为v时不选i的方案数,那么 \(f\) 怎么计算呢;

显然有 \(f_0 = 1\) ;

随后,当 \(j<w_i\) 时,代表此时的背包容量不足以放下物品i,所以此时的 \(f_j = dp_j\) ;

当 \(j>=w_i\) 时,此时的 \(f_v\) 应该是多少呢;

由:"总方案数 = 选i的方案数 + 不选i的方案数",可得:不选i的方案数 = 总方案数 - 选i的方案数

即为 \(f_j = dp_j - f_{j-w_i}\) ;

这里非常疑惑的一个点是:选i的方案数为什么是 \(f_{j-w_i}\) ;

补充一个引理:背包问题的最优解与放入物品的顺序无关(这是显然的,无后效性的体现)

我们可以这样理解:对于一个选i的方案而言,我们可以认为i是最后一个物品,先不选i填充容量为 \(j-w_i\) 的背包,随后使用i填充完整;

由于最后一个一定选i,所以方案数为:不选i填充容量为 \(j-w_i\) 的背包的方案数 ,即为 \(f_{j-w_i}\) ;

总结一下: \(f_j = dp_j - f_{j-w_i}\) (当 \(j>=w_i\) 时), \(f_j = dp_j\) (当 \(j<w_i\) 时);

经过我们的一番推理,最终得出了不选i的方案数,这就是我们想要的答案,根据要求中途取模输出即可;

关于这篇题解:

我自己做这道题时感觉非常非常崩溃,仿佛自己没学过dp,不过好歹是AC了;

仅以此文,记录一下我奋斗的8月22日;