木棒(dfs+剪枝优化)

乔治拿来一组等长的木棒,将它们随机地砍断,使得每一节木棍的长度都不超过50个长度单位。

然后他又想把这些木棍恢复到为裁截前的状态,但忘记了初始时有多少木棒以及木棒的初始长度。

请你设计一个程序,帮助乔治计算木棒的可能最小长度。

每一节木棍的长度都用大于零的整数表示。

输入格式

输入包含多组数据,每组数据包括两行。

第一行是一个不超过64的整数,表示砍断之后共有多少节木棍。

第二行是截断以后,所得到的各节木棍的长度。

在最后一组数据之后,是一个零。

输出格式

为每组数据,分别输出原始木棒的可能最小长度,每组数据占一行。

数据范围

数据保证每一节木棍的长度均不大于50。

输入样例:

9
5 2 1 5 2 1 5 2 1
4
1 2 3 4
0

输出样例:

6
5

 思路:从小到大枚举每个可能的最小长度,一旦满足要求就输出并break;

因为输入的每节木棍都是由一开始是等长的若干根木棒分割出来的,所以一开始那若干根木棒的最小长度minlen应该能整除输入的所有木棍之和sum,

minlen满足:sum%minlen==0,并且可以恰好由这n根木棍拼接出来(输入的每节木棍都要用上,当然>50的除外);

minlen最小应该是那n根木棍的最大长度,因为如果minlen<那n根木棍的最大长度,那用长度等于最大长度的木棍无法达到minlen(不可能将其折断),所以minlen应该从那n根木棍的最大长度开始枚举

判断长度=当前最小长度minlen的若干木棒能否由这n根木棍拼接出来,可以用dfs搜索,但是要剪枝优化,不然会超时!

注(dfs剪枝的几个方面):

1、搜索顺序(优先搜索决策少的)

2、排除冗余信息(去掉重复的,没有用的)

3、可行性剪枝(如果当前方案到当前位置可以判断出已经不能继续执行,则return)

4、最优性剪枝(如果当前不是最优,则return)

4、记忆化剪枝(类似dp)

在这里,

1、先优化搜索顺序,因为对于固定minlen,可选择长度大的木棍较少,相当于对于固定区间可选择的长度大的子区间个数较少(因为长度大了,可浮动的范围较小),所以长度大的决策少,先用长度的大的拼接

2、木棍的编号默认按递增的顺序,这样就保证了不会得出因某根木棍的顺序不一样的不同方案(某根木棍在前在后都一样);3、当发现第一个用来拼接的木棍dfs后不能return true后,直接判定用当前minlen无法实现,直接return false(因为每根木棍都要用到,当前当前这根木棍不行,之后不管什么时候都不能用这根木棍);

4、同理,最后一根用来拼接的木棍dfs后不能return true后,直接判定当前方案false;

5、如果中间过程中出现某根木棍不能用,则在拼接当前这根木棒的进程中将所有与之等长的木棍都pass,直接用下一个长度木棍继续拼接;

完整代码:

#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
const int maxn=70;
using namespace std;
bool vis[maxn];//vis[i]表示编号为i的木棍是否被用过(是否能用),true表示用过了(不能用了),false(没用过,能用)
int n,sum,minlen,sticks[maxn];

bool dfs(int cnt,int len,int pos)//cnt表示当前已经拼到第cnt根木棒,len表示当前这跟木棒的已经拼接的长度,pos表示枚举木棍的起点位置
{
    if(cnt*minlen==sum) return true;//当前拼成的木棒根数*当前每根木棒的长度=sum时,当前方案实现了,所以return true
    if(len==minlen) return dfs(cnt+1,0,0);//当前正在拼的这根木棒的长度=当前每根木棒的长度时,表示这根拼完了,继续从0开始拼下一根,cnt+1
    for(int i=pos;i<n;i++){//剪枝2:按编号递增枚举
        if(vis[i]) continue;
        int l=sticks[i];
        if(len+l<=minlen){
            vis[i]=true;
            if(dfs(cnt,len+l,i+1)) return true;
            vis[i]=false;

            if(!len) return false;//剪枝3:当发现第一个用来拼接的木棍dfs后不能return true后,直接判定用当前minlen无法实现,直接return false
            if(len+l==minlen) return false;//剪枝4:同理,最后一根用来拼接的木棍dfs后不能return true后,直接判定当前方案false;
            int j=i;
            while(j<n&&sticks[j]==l) j++;//剪枝5:如果中间过程中出现某根木棍不能用,则在拼接当前这根木棒的进程中将所有与之等长的木棍都pass,直接用下一个长度木棍继续拼接;
            i=j-1;
        }
    }
    return false;
}

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
    while(cin>>n&&n){
        sum=0,minlen=0;//sum表示n根木棍长度之和,minlen表示n根木棍的最大长度,即:一开始的最小可能长度
        memset(vis,false,sizeof vis);
        for(int i=0;i<n;i++){
            cin>>sticks[i];
            if(sticks[i]>50) continue;//pass调>50的数据
            sum+=sticks[i];
            minlen=max(minlen,sticks[i]);
        }
        sort(sticks,sticks+n);
        reverse(sticks,sticks+n);//剪枝1:将sticks按从大到小排
        for(int i=0;i<n;i++){
            if(sticks[i]>50){
                vis[i]=true;//pass掉>50的数据
            }
        }
        while(true){
            if(sum%minlen==0&&dfs(0,0,0)){
                cout<<minlen<<endl;
                break;
            }
            minlen++;
        }
    }
    return 0;
}
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