题解:数学考试(动态规划、前缀和)


数学考试

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/15553
来源:牛客网

题目描述

今天qwb要参加一个数学考试,这套试卷一共有n道题,每道题qwb能获得的分数为ai,qwb并不打算把这些题全做完,
他想选总共2k道题来做,并且期望他能获得的分数尽可能的大,他准备选2个不连续的长度为k的区间,
即[L,L+1,L+2,…,L+k-1],[R,R+1,R+2,…,R+k-1](R >= L+k)。

输入描述:

第一行一个整数T(T<=10),代表有T组数据
接下来一行两个整数n,k,(1<=n<=200,000),(1<=k,2k <= n)
接下来一行n个整数a1,a2,…,an,(-100,000<=ai<=100,000)

输出描述:

输出一个整数,qwb能获得的最大分数

示例1
输入

2
6 3
1 1 1 1 1 1
8 2
-1 0 2 -1 -1 2 3 -1

输出

6

7

题意分析:

在n个连续排列的数中,选取两段长为k的区间,使得两端区间不相互重叠且这两段区间元素之和最大,求这个最大值。

样例分析:
2
6 3
1 1 1 1 1 1
黄色标明了选取的两段区间,最大值为6

8 2
-1 0 2 -1 -1 2 3 -1

黄色标明了选取的两段区间,最大值为7

知识点引入:

前缀和:前缀和可以理解为高中数学知识中数列的前n项和,sum[i]即为前i个元素之和,在循环读入的过程中,用sum[i]=sum[i-1]+a;即可得到前缀和数组。

解题思路(数组下标从1开始):

p[i] 表示以第i个元素结尾的且区间长为k的元素之和,于是 p[i]=sum[i]-sum[i-k];

以下利用动态规划的解题技巧:​

dp[i] 表示以i结尾的区间长为k的最大元素和。
dp数组的边界条件:
当区间长度恰好为k时,dp[k]=p[k]。即 if(i==k) dp[i]=p[i]

非边界条件下dp[i]的状态转移为:
else if(i>k)                   dp[i]= dp[i-1] > p[i] ? dp[i-1] : p[i];
(若以i结尾的k个元素和p[i]比前 i-1 个元素中连续k个元素和的最大值还要大,则前i个数中最大的长为K的区间和就是p[i],否则不变)

ddpp[i] 表示以i结尾的两端长为 k的区间的最大元素和
ddpp数组的边界条件:
当区间长恰为2*k时,ddpp[2*k]=p[2*k]+dp[k];
即if(i==2*k) ddpp[i]=p[i]+dp[i-k];

非边界条件下dp[i]的状态转移为:
else if(i>2*k)
ddpp[i]=(ddpp[i-1]>p[i]+dp[i-k] ? ddpp[i-1] : p[i]+dp[i-k]);

完整代码:
#include<stdio.h>
   int main(){
   int T;
   scanf("%d",&T);
   while(T--){
   int n,k;
   scanf("%d%d",&n,&k);
   long long sum[200010];
   long long  p[200010];
   long long dp[200010];
   long long ddpp[200010];
   for(int i=0;i<k;i++) dp[i]=0;
   long long max;
   sum[0]=0;
   for(int i=1;i<=n;i++)
   {
   long long  a;
   scanf("%lld",&a);
   sum[i]=sum[i-1]+a;
   
   if(i>=k)   
   p[i]=sum[i]-sum[i-k];
      
   if(i==k) 
   dp[i]=p[i];
   
   else if(i>k) 
   dp[i] = ( dp[i-1] > p[i] ? dp[i-1] : p[i] );
              
   if(i==2*k) 
   ddpp[i]=p[i]+dp[i-k];
              
   else if(i>2*k)  
   ddpp[i]=(ddpp[i-1]>p[i]+dp[i-k] ? ddpp[i-1] : p[i]+dp[i-k]);
    }
   printf("%lld\n",ddpp[n]);
          }
      return 0;
           } 
空间复杂度优化

可以将dp数组和ddpp数组换成变量dp和变量ddpp,以降低空间复杂度。

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