HDU 1081 To The Max 暴力模拟O(n^4) dp优化O(n^3)
2015-08-12 20:33
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原题: http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1081
Time Limit: 2000/1000 MS (Java/Others) Memory Limit: 65536/32768 K (Java/Others)
Total Submission(s): 9777 Accepted Submission(s): 4719
Problem Description
Given a two-dimensional array of positive and negative integers, a sub-rectangle is any contiguous sub-array of size 1 x 1 or greater located within the whole array. The sum of a rectangle is the sum of all the elements in that rectangle. In this problem the sub-rectangle with the largest sum is referred to as the maximal sub-rectangle.
As an example, the maximal sub-rectangle of the array:
0 -2 -7 0
9 2 -6 2
-4 1 -4 1
-1 8 0 -2
is in the lower left corner:
9 2
-4 1
-1 8
and has a sum of 15.
Input
The input consists of an N x N array of integers. The input begins with a single positive integer N on a line by itself, indicating the size of the square two-dimensional array. This is followed by N 2 integers separated by whitespace (spaces and newlines). These are the N 2 integers of the array, presented in row-major order. That is, all numbers in the first row, left to right, then all numbers in the second row, left to right, etc. N may be as large as 100. The numbers in the array will be in the range [-127,127].
Output
Output the sum of the maximal sub-rectangle.
Sample Input
4
0 -2 -7 0 9 2 -6 2
-4 1 -4 1 -1
8 0 -2
Sample Output
15
大家都知道(a+b)^2的展开式,这里的优化就是用了这个原理来做的优化,我们的dp值是我们前i行j列的矩形区域的值。
任意矩形区域的值通过该展开式也能求解,所以我们可以暴力枚举每种以左上角(k,l)到右下角(i,j)的情况。
对于这个题边长是100,4层循环是10^8,因为循环并跑不了这么多,刚好也能卡过去。
这里我们是先固定是矩形区域的上下边界,再枚举左右边界。这应该好理解,那么剩下我们该怎么优化呢。
当当我们的k=i+1的时候,我们求的是单排的最大连续矩形的和,可以看作一维数组的最大连续和,我们只需要O(n)的时间复杂度就能扫过去。
当我们要算k=i+2的时候,只需要把这个一位数组的值每项加上相应的列数,再一次O(n)又能求出这些结果。
由于k与i要枚举n^2,所以这种优化的方式时间复杂度是O(n^3)。
第一种的用时和空间分别为:62MS 1696K
第二种的用时和空间分别为:15MS 1612K
题目:
To The MaxTime Limit: 2000/1000 MS (Java/Others) Memory Limit: 65536/32768 K (Java/Others)
Total Submission(s): 9777 Accepted Submission(s): 4719
Problem Description
Given a two-dimensional array of positive and negative integers, a sub-rectangle is any contiguous sub-array of size 1 x 1 or greater located within the whole array. The sum of a rectangle is the sum of all the elements in that rectangle. In this problem the sub-rectangle with the largest sum is referred to as the maximal sub-rectangle.
As an example, the maximal sub-rectangle of the array:
0 -2 -7 0
9 2 -6 2
-4 1 -4 1
-1 8 0 -2
is in the lower left corner:
9 2
-4 1
-1 8
and has a sum of 15.
Input
The input consists of an N x N array of integers. The input begins with a single positive integer N on a line by itself, indicating the size of the square two-dimensional array. This is followed by N 2 integers separated by whitespace (spaces and newlines). These are the N 2 integers of the array, presented in row-major order. That is, all numbers in the first row, left to right, then all numbers in the second row, left to right, etc. N may be as large as 100. The numbers in the array will be in the range [-127,127].
Output
Output the sum of the maximal sub-rectangle.
Sample Input
4
0 -2 -7 0 9 2 -6 2
-4 1 -4 1 -1
8 0 -2
Sample Output
15
思路:
求给定边长的正方形选一个矩形,使它包含的所有元素的值最大。大家都知道(a+b)^2的展开式,这里的优化就是用了这个原理来做的优化,我们的dp值是我们前i行j列的矩形区域的值。
任意矩形区域的值通过该展开式也能求解,所以我们可以暴力枚举每种以左上角(k,l)到右下角(i,j)的情况。
对于这个题边长是100,4层循环是10^8,因为循环并跑不了这么多,刚好也能卡过去。
代码:
#include <iostream> #include"cstdio" #include"string.h" using namespace std; const int N = 105; int a ; int dp ; int ans ; int n,m; int main() { //freopen("in.txt","r",stdin); while(scanf("%d",&n)!=EOF) { //初始化 memset(a,0,sizeof(a)); memset(dp,0,sizeof(dp)); memset(ans,0,sizeof(ans)); for(int i=0; i<=n; i++) for(int j=0; j<=n; j++) ans[i][j]=-12345678; //读图 for(int i=1; i<=n; i++) for(int j=1; j<=n; j++) scanf("%d",&a[i][j]); //优化 for(int i=1; i<=n; i++) for(int j=1; j<=n; j++) dp[i][j]=dp[i-1][j]+dp[i][j-1]-dp[i-1][j-1]+a[i][j]; //暴力枚举 for(int i=n; i>=1; i--) for(int j=n; j>=1; j--) for(int k=1; k<=i; k++) for(int l=1; l<=j; l++) ans[i][j]=max(ans[i][j],dp[i][j]-dp[i-k][j]-dp[i][j-l]+dp[i-k][j-l]); //找最大值 int an=-12345678; for(int i=1; i<=n; i++) for(int j=1; j<=n; j++) an=max(an,ans[i][j]); printf("%d\n",an); } //fclose(stdin); return 0; }
思路:
上面我们是枚举固定(i,j)移动(k,l)的情况,因为只要我们跑完了所有点,这4重循环的位置关系的改变并不影响结果,所以我们可以把四层for循环改成这样:for(int i=n; i>=1; i--) for(int k=1; k<=i; k++) for(int j=n; j>=1; j--) for(int l=1; l<=j; l++) ans[i][j]=max(ans[i][j],dp[i][j]-dp[i-k][j]-dp[i][j-l]+dp[i-k][j-l]);
这里我们是先固定是矩形区域的上下边界,再枚举左右边界。这应该好理解,那么剩下我们该怎么优化呢。
当当我们的k=i+1的时候,我们求的是单排的最大连续矩形的和,可以看作一维数组的最大连续和,我们只需要O(n)的时间复杂度就能扫过去。
当我们要算k=i+2的时候,只需要把这个一位数组的值每项加上相应的列数,再一次O(n)又能求出这些结果。
由于k与i要枚举n^2,所以这种优化的方式时间复杂度是O(n^3)。
代码:
#include <iostream> #include"cstdio" #include"string.h" #include"vector" using namespace std; const int N = 105; const int INF = 1<<29; int a ; int dp ; int sum ; int n,m; int main() { //freopen("in.txt","r",stdin); while(scanf("%d",&n)!=EOF) { memset(a,0,sizeof(a)); for(int i=1; i<=n; i++) for(int j=1; j<=n; j++) scanf("%d",&a[i][j]); int ans=-INF; for(int i=1; i<=n; i++) { //每次改变上界限都要重置sum数组为0 memset(sum,0,sizeof(sum)); for(int j=i; j<=n; j++) { //下界限每次+1时把新加入的数加到sum数组中去 for(int k=1;k<=n;k++) sum[k]=sum[k]+a[j][k]; //dp求解最大连续和,并随时更新ans for(int k=1;k<=n;k++) { dp[k]=max(sum[k],dp[k-1]+sum[k]); ans=max(ans,dp[k]); } } } printf("%d\n",ans); } return 0; }
第一种的用时和空间分别为:62MS 1696K
第二种的用时和空间分别为:15MS 1612K
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