ACM —— 1015 Jury Compromise

解题代码:

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class Main {
	//dp[j][k]:取j个候选人,使其辩控差为k的所有方案中,辩控和最大的方案的辩控和 
	private static int[][] dp = new int[21][801];
	//记录所选定的候选人的编号
	private static int[][] path = new int[21][801];
	public static void main(String[] args) {
		Scanner stdin = new Scanner(System.in);
		int n, m;
		int count = 0;
		while ((n = stdin.nextInt()) + (m = stdin.nextInt()) !=0) {
			count++;
			int[] d = new int[n+1];
			int[] p = new int[n+1];
			int[] v = new int[n+1];
			int[] s = new int[n+1];
			for (int i = 1; i <= n; i++) {
				d[i] = stdin.nextInt();
				p[i] = stdin.nextInt();
				v[i] = d[i] - p[i]; //每个人的辨控差
				s[i] = d[i] + p[i]; //每个人的辨控和
			}
			for (int i = 0; i < 21; i++) {
				Arrays.fill(dp[i], -1);
				Arrays.fill(path[i], 0);
			}
			int fix = m*20;
			dp[0][fix] = 0;
			
			for (int j = 1; j <= m; j++) {
				for (int k = 0; k <= 2*fix; k++) {
					if (dp[j-1][k] >= 0) {
						for (int i = 1; i <= n; i++) {
							if (dp[j][ k+v[i] ] < (dp[j-1][k] + s[i])) {
								if (select(j-1, k, i, v)) {
									dp[j][ k+v[i] ] = dp[j-1][k] + s[i];
									path[j][ k+v[i] ] = i;
								}
							}
						}
					}
				}
			}
			
			int k;
			for (k = 0; k < fix; k++) {
				if (dp[m][fix-k] >= 0 || dp[m][fix+k] >= 0) {
					break;
				}
			}

			int div = dp[m][fix-k] > dp[m][fix+k] ? (fix-k) : (fix+k);
			System.out.printf("Jury #%d\n", count);
			System.out.printf("Best jury has value %d for prosecution and value %d for defence:\n", (dp[m][div]+div-fix)/2, (dp[m][div]-div+fix)/2);
			int[] id=new int[m];  
			for(int i=0,j=m,k1=div;i<m;i++) {
				id[i]=path[j][k1];
				k1-=v[ id[i] ];
				j--;  
			}
			Arrays.sort(id);   //升序输出候选人编号 
			for(int i=0;i<m;i++) {
				System.out.printf(" %d", id[i]);
			}
			System.out.println();

		}
	}

	/**
	 *回溯,确认dp[j][k]方案是否曾选择过候选人i 
	 */
	private static boolean select(int j, int k, int i, int[] v) {

		while(j>0 && path[j][k]!=i)
		{  
			k-=v[ path[j][k] ];
			j--;
		}  
		return (j>0)?false:true; 
	}

}


 

解题思路:

动态规划。


      为叙述问题方便,现将任一选择方案中,辩方总分和控方总分之差简称为“辩控差”,辩方总分和控方总分之和称为“辩控和”。第i 个候选人的辩方总分和控方总分之差记为V(i),辩方总分和控方总分之和记为S(i)。

现用dp(j, k)表示,取j 个候选人,使其辩控差为k 的所有方案中,辩控和最大的那个方案(该方案称为“方案dp(j, k)”)的辩控和。

并且,我们还规定,如果没法选j 个人,使其辩控差为k,那么dp(j, k)的值就为-1,也称方案dp(j, k)不可行。本题是要求选出m 个人,那么,如果对k 的所有可能的取值,求出了所有的dp(m, k) (-20×m≤ k ≤ 20×m),那么陪审团方案自然就很容易找到了。
    问题的关键是建立递推关系。需要从哪些已知条件出发,才能求出dp(j, k)呢?显然,方案dp(j, k)是由某个可行的方案dp(j-1, x)( -20×m ≤ x ≤ 20×m)演化而来的。

可行方案dp(j-1, x)能演化成方案dp(j, k)的必要条件是:存在某个候选人i,i 在方案dp(j-1, x)中没有被选上,且x+V(i) = k。在所有满足该必要条件的dp(j-1, x)中,选出 dp(j-1, x) + S(i) 的值最大的那个,那么方案dp(j-1, x)再加上候选人i,就演变成了方案 dp(j, k)。

这中间需要将一个方案都选了哪些人都记录下来。不妨将方案dp(j, k)中最后选的那个候选人的编号,记在二维数组的元素path[j][k]中。那么方案dp(j, k)的倒数第二个人选的编号,就是path[j-1][k-V[path[j][k]]]。假定最后算出了解方案的辩控差是k,那么从path[m][k]出发,就能顺藤摸瓜一步步回溯求出所有被选中的候选人。

初始条件,只能确定dp(0, 0) = 0,其他均为-1。由此出发,一步步自底向上递推,就能求出所有的可行方案dp(m, k)( -20×m ≤ k ≤ 20×m)。实际解题的时候,会用一个二维数组dp 来存放dp(j, k)的值。而且,由于题目中辩控差的值k 可以为负数,而程序中数租下标不能为负数,所以,在程序中不妨将辩控差的值都加上修正值fix=400,以免下标为负数导致出错。

为什么fix=400?这是很显然的,m上限为20人,当20人的d均为0,p均为20时,会出现辨控差为-400。修正后回避下标负数问题,区间整体平移,从[-400,400]映射到[0,800]。

此时初始条件修正为dp(0, fix) = 0,其他均为-1。

DP后,从第m行的dp(m, fix)开始往两边搜索最小|D-P| 即可,第一个不为dp[m][k]!=-1的位置k就是最小|D-P|的所在。

最后就是求m个人的D和P,由于D+P = dp(m, |D-P| ) ,|D-P|已知。

那么D= (D+P + |D-P| )/2  ,  P=(D+P-|D-P| ) / 2

计算D和P时注意修正值fix

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