Poj 1716& Poj 1201 (Integer) Intervals【貪心|差分約束詳解】

在這裏插入圖片描述
題目鏈接

一、貪心算法

原文鏈接:https://blog.csdn.net/linyuxilu/article/details/51954030

先對所有區間按末端點排序

取第i個區間的最後兩個元素x和y

若第i+1個區間包含了這兩個元素,則跳到下一個區間所取的元素個數+0

若第i+1個區間只包含了這兩個元素中的一個(由於有序,所以必定是包含y),則取第i+1個區間的最後一個元素,所取的元素個數+1。爲了方便下一區間的比較,更新x和y的值,使他們爲當前V集合中最後的兩個元素。

若第i+1個區間沒有包含這兩個元素,則第i+1個區間的最後兩個元素,所取的元素個數+2。爲了方便下一區間的比較,更新x和y的值,使他們爲當前V集合中最後的兩個元素。

元素初值初始化爲2

x初始化爲第一個區間的最後倒數第2個元素

y初始化爲第一個區間的最後的元素

#include<stdio.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
struct F
{
    int a,b;
} s[10010];
int cmp(F x,F y)
{
    return x.b<y.b;
}
int main()
{
    int n,i,j,x,y;
    scanf("%d",&n);
    for(i=0; i<n; i++)
        scanf("%d%d",&s[i].a,&s[i].b);
    sort(s,s+n,cmp);
    j=2;
    x=s[0].b-1;
    y=s[0].b;
    for(i=1; i<n; i++)
    {
        if(s[i].a<=x&&s[i].b>=y)//如果此區間包含了這兩個元素,不用再取
            continue;
        if(s[i].a<=y&&s[i].a>x)//如果只包含一個,肯定是y
        {
            x=y;
            y=s[i].b;//更新x和y
            j+=1;//增加一個元素
        }
        if(s[i].a>y)//如果不包含任意一個元素,就需要增加後兩位元素
        {
            x=s[i].b-1;//更新元素的值
            y=s[i].b;//因爲數據是從小到大排的額,所以保存後兩位
            j+=2;//元素數量加2
        }
    }
    printf("%d\n",j);
    return 0;
}

2、差分約束

原文鏈接:https://blog.csdn.net/a15110103117/article/details/52513644

對這一道題,每個區間只需要保證2個不同元素即可,我們自然可以從左到右對每個區間貪心的選擇最後兩個,然後和下一個區間進行比較,可是如果每個區間需要有n個不同元素呢?此時貪心將很難實施,參考poj 1201,更多的使用的是差分約束系統。

我們設a[0]到a[10000],表示從0到i一共有幾個整數,比如a[0]爲1個(其中有0),a[5]爲6個(其中有0,1,2,3,4,5)。

那麼利用它們之間的關係可以有這麼幾個不等式:

1.a[y]-a[x-1]>=2.(y>x,表示[x,y]閉區間的個數)

2.a[i]-a[i+1]>=-1.

3.a[i+1]-a[i]>=0.

差分約束系統中一個比較重要的問題是,如何建圖,如果我們希望求最短路徑的話,他的鬆弛條件是

if(d[u]>d[v]+w[v,u])
	d[u]=d[v]+w[v,u]

也就是說在最短路徑中,我們執行完鬆弛之後,對每個點有以下條件成立,如果u,vu,v恰好是最短路徑上相鄰的兩點,那麼等號成立。
d[u]d[v]+w[v,u]d[v]d[u]w[v,u]d[u]\leq d[v]+w[v,u]\\ d[v]\geq d[u]-w[v,u]

觀察我們上面的不等式,如果將常數項看作兩點之間的權重,那麼對
a[y]a[x1]2a[y]-a[x-1]\geq 2,從yyx1x-1連接一條權重爲2-2的邊,以此類推就得到了我們的圖,然後求最左的端點到最右端點+1的最短路徑即可。相反如果是用最長路做,那麼鬆弛之後就滿足
d[u]d[v]+w[v,u]d[v]d[u]w[v,u]d[u]\geq d[v]+w[v,u]\\ d[v]\leq d[u]-w[v,u]

那麼對於a[y]a[x1]2a[y]-a[x-1]\geq 2我們將從x1x-1連接一條權重爲2的邊到yy。這是我個人對建圖的理解。

值得注意的一點是:建立的圖可能不聯通,我們只需要加入一個超級源點,比如說求取最長路時圖不聯通的話,我們只需要加入一個點S,對其他的每個點建立一條權值爲0的邊圖就聯通了,然後從S點開始進行spfa判環。最短路類似,不過原點到其他點的權值爲inf。

如果要判斷差分約束系統是否存在解,一般都是判斷環,選擇求最短路或者最長路求解都行,只是不等式標準化時候不同,判環地話,用spfa即可,n個點中如果同一個點入隊超過n次,那麼即存在環。

/**
*   差分約束:
*       剛接觸差分約束的確很糾結。。
*   差分約束系統的題其實是研究題目的約束條件,再根據最短路在鬆弛邊的時候的固有性質來理解的。
*   就如這題,由題目意思有如下約束條件:
*       dis[u]表示u-1之前所取的關鍵點的數, 對於邊(i, i+1)有
*       1、dis[i+1] - dis[i] >= 0
*       2、dis[i+1] - dis[i] <= 2;
*       對於邊(u, v)
*       3、dis[v+1] - dis[u] >= 2   // 在[u, v]區間內必須取2個點以上
*
*       清楚了這些約束條件就可以依此建圖了。
*       一開始看了好多人的題解。有求最長路的,有求最短路的,有mn爲源點的,有mx爲源點的
*   其實,求最長也好最短也好。不過是要理解實質,根據構圖的不同,和起始點的不同,最短路最長路都可以的。
*       關鍵是,怎麼把約束條件映射的圖上,也就是如何建立這個圖,如何加邊!
*   首先,可以確定,如果是用最長路做:
*       那麼在鬆弛邊(u, v)的時候是根據 先判斷 d[v] < d[u] + w ,如果成立 d[u] = d[v] + w;  // w 爲邊權。
*   這樣在鬆弛完畢後就有  d[v] > d[u] + w 再看看約束條件: dis[i+1] - dis[i] >= 0
*   所以可以這樣加邊:  add_edge(i, i+1, w);  // 函數原型 add_edge(int u, int v, int w)
*       再看看約束條件: dis[v+1] - dis[u] >= 2 要使得鬆弛後 d[v] > d[u] + w 那麼添邊方法:add_edge(u, v+1, 2);
*/
 
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <string>
#include <queue>
#include <map>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define DEBUG 0
#define INF 0x1fffffff
#define MAXS 10005
 
typedef long long LL;
using namespace std;
int n, inq[MAXS], dis[MAXS];
struct Edge
{
    int v, w;
    Edge(){}
    Edge(int vv, int ww) {v = vv; w = ww;}
};
vector<Edge> ver[MAXS];
 
void dijkstra(int mx, int mn)
{
    for(int i = mn; i <= mx; i ++) {
        inq[i] = 0;
        dis[i] = -INF;
    }
    queue<int> q;
    inq[mn] = 1;
    q.push(mn);
    dis[mn] = 0;
 
    while(!q.empty())
    {
        int cur = q.front(); q.pop();
        inq[cur] = 0;
        for(int i = 0; i < ver[cur].size(); i ++)
        {
            int v = ver[cur][i].v, w = ver[cur][i].w;
            if(dis[v] < dis[cur] + w) {
                dis[v] = dis[cur] + w;
                if(!inq[v]) {
                    inq[v] = 1;
                    q.push(v);
                }
            }
        }
    }
}
 
 
int main()
{
    while(~scanf("%d", &n))
    {
        int u, v, mx = 0, mn = INF;
        for(int i = 0; i <= MAXS; i ++)
            ver[i].clear();
        for(int i = 0; i < n ; i ++) {
            scanf("%d%d", &u, &v);
            if(v + 1 > mx) mx = v + 1;
            if(u < mn) mn = u;
            /** 約束條件 d[v+1] - d[u] >= 2 */
            ver[u].push_back(Edge(v+1, 2));
        }
 
        /** 添加其他約束條件。 */
        for(int i = 0; i <= mx; i ++) {
            ver[i].push_back(Edge(i+1, 0));
            ver[i+1].push_back(Edge(i, -1));
        }
        dijkstra(mx, mn);
        printf("%d\n", dis[mx]);
    }
    return 0;
}
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