蓝书(算法竞赛进阶指南)刷题记录——CH5402 & 洛谷2014 选课(树形DP)

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题目:CH5402/luogu2014.
题目大意:给定一棵 n n 个点有根树的森林,要求在森林中选 m m 个点,使得点权之和最大.若一个点要选,则它的父亲也要选.
1 m n 300 1\leq m\leq n\leq 300 .

首先建立一个虚点作为所有树树根的父亲变成一棵有根树,问题变成求一个最大包含虚点的 m + 1 m+1 个点组成的连通块使得点权和最大.

f [ i ] [ j ] f[i][j] 表示以第 i i 个点为根的子树中,包含根的 j j 个点组成的连通块的最大点权.容易发现一个方程:
f [ i ] [ j ] = max x S , f a [ x ] = i { max A x A , A x = j { x S , A x A f [ x ] [ A x ] } } f[i][j]=\max_{\forall x\in S,fa[x]=i} \left\{ \max_{\forall A_x\in A,\sum A_x=j} \left\{ \sum_{x\in S,A_x\in A} f[x][A_x] \right\} \right\}

直接计算这个式子十分困难,于是我们考虑每次父亲的DP数组只与它的一个儿子结合.也就是说对于一个点 k k ,我们枚举它的所有儿子,每次枚举到一个儿子 x x 时:
f [ k ] [ i ] = max j = 0 i { f [ k ] [ j ] + f [ x ] [ i j ] } f[k][i]=\max_{j=0}^{i} \{ f[k][j]+f[x][i-j] \}

不过,与背包类似的,这个时候应该倒序枚举 i i .

那么这个算法的复杂度为 O ( n 2 m ) O(n^2m) ,足已通过本题.

但是我们还可以优化,考虑一下这个算法有没有计算什么多余的地方?

容易发现我们只需要根的答案,但是我们把所有节点的答案都算出来了.

我们考虑改变状态的意义,设 f [ i ] [ j ] f[i][j] 表示dfs扫到点 i i 后强制选点 i i ,包含根的 j j 个点的连通块最大点权和.

很容易想到,这个时候当我们枚举到 k k 的一个儿子 x x 的时候,由于 k k 的DP数组一定是强制选了 k k 的,所以我们只需要把 k k 的数组强制多选一个 x x 下放到 x x 上,然后返回的时候用 x x 的DP数组更新 k k 的DP数组即可.

其实还是有点抽象,具体看代码吧…

容易发现这样子复杂度会降为 O ( n m ) O(nm) .

代码如下:

#include<bits/stdc++.h>
  using namespace std;

#define Abigail inline void
typedef long long LL;

const int N=300,INF=(1<<30)-1;

int n,m,v[N+9];
struct side{
  int y,next;
}e[N*2+9];
int lin[N+9],cs;

void Ins(int x,int y){e[++cs].y=y;e[cs].next=lin[x];lin[x]=cs;}

int dp[N+9][N+9];

void Dfs_dp(int k,int fa){
  for (int i=lin[k];i;i=e[i].next)
    if (e[i].y^fa){
      for (int j=0;j<=m;++j) dp[e[i].y][j]=-INF;
      for (int j=0;j<m;++j) dp[e[i].y][j+1]=dp[k][j]+v[e[i].y];
      Dfs_dp(e[i].y,k);
      for (int j=0;j<=m;++j) dp[k][j]=max(dp[k][j],dp[e[i].y][j]);
    }
}

Abigail into(){
  scanf("%d%d",&n,&m);++n;++m;
  int x;
  for (int i=2;i<=n;++i){
  	scanf("%d%d",&x,&v[i]);++x;
  	Ins(i,x);Ins(x,i);
  }
}

Abigail work(){
  for (int i=0;i<=m;++i) dp[1][i]=-INF;
  dp[1][1]=v[1];
  Dfs_dp(1,0);
}

Abigail outo(){
  printf("%d\n",dp[1][m]);
}

int main(){
  into();
  work();
  outo();
  return 0;
}

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