斜率優化小結

2022-09-14 23:03:22 字數 2815 閱讀 2403

\(n\)個任務排成乙個序列,分成若干批,執行一批任務所需的時間是啟動時間加上每個任務所需時間之和。

同一批任務將在同一時刻完成。每個任務的費用是它的完成時刻乘以乙個費用係數\(c_i\)。

求最小的總費用。

設\(f_\)為把前i個任務分成j批的最小費用。

\(f_=min\+(s*j+sumt_i)*(sumc_i-sumc_k)\}(0\leq k

時間複雜度\(o(n^3)\)的,不能過。

考慮如何降掉一維的複雜度。發現列舉的j是為了記錄分了幾批,進而記錄累計的啟動時間,而我們可以將這個啟動時間提前累加(費用提前計算)。

具體地,將第二維去掉,\(f_i=min\\)。

即不考慮這一批任務啟動時間費用的影響,而是一起提前累加,把後面的費用(當前的也算在裡面了)都提前累加(即\(s*(sumc_n-sumc_j))\)。

時間複雜度為\(o(n^2)\),有沒有更優秀的演算法?

對於\(f_i=min\\)這個式子,我們把min去掉再化開,將只與j有關的放到一邊:

\(f_j=(sumt_i+s)*sumc_j+f_i-sumt_i*sumc_i-s*sumc_n\)

可以看出這是形如\(y=kx+b\)的東西

\((sumc_j,f_j)\)即為斜率為\(sumt_i+s\)的直線上一點。

我們發現\(f_i\)是在右邊的\(b\)中的,而其它的量都是定值,那麼我們最小化\(b\)即可最小化\(f_i\)。

那麼問題變成了從若干個決策點\((sumc_j,f_j)\)中找出使得這條直線截距最小的乙個點即為轉折點。

發現只有下凸殼的點才能作為決策點,那麼用單調佇列維護下凸殼(即斜率單調遞增)即可。

#include #include #include int n, s;

int sumt[10001], sumc[10001], f[10001], q[10001];

int main()

memset(f, 0x3f, sizeof(f));

f[0] = 0;

int l = 1, r = 1;

for (int i = 1; i <= n; i++)

printf("%d", f[n]);

}

任務安排2中,每個任務的執行時間可能為負數。

這就意味著斜率\(sumt_i+s\)並不是單調遞增的,那麼不能僅僅把隊頭作為決策點。

那麼在下凸殼上二分即可。

#include #include #include #define int long long

int n, s, l, r;

int sumt[300001], sumc[300001], f[300001], q[300001];

int find(int k)

return q[l];

}signed main()

memset(f, 0x3f, sizeof(f));

f[0] = 0;

l = 1, r = 1;

for (int i = 1; i <= n; i++)

printf("%lld", f[n]);

}

有\(m\)條貓在\(n\)座山上,山之間還有不同的距離,\(p\)個飼養員去接它們(乙個飼養員從山1走到山n)。

又知貓玩耍到\(ti\)時刻,如果飼養員在\(t\)時刻到了這座山,那麼這條貓的等待時間為\(t-t_i\)。

求所有貓最小的等待時間。

先考慮如何列出原始dp方程。

對於每只貓,設\(a_i=t_i-\sum_^ d_j\),即ai時刻出發去接貓它的等待時間為\(0\),那麼\(t\)時刻去接它,等待時間即為\(t-a_i\)。

將\(a_i\)從小到大排序,可以發現每個飼養員接的肯定是一段連續區間的貓(11112222211111,這一段代表飼養員1,2接貓的位置,可以發現前面的1歸給2接會更優)。

那麼設\(f_\)為前\(i\)個飼養員帶走前\(j\)個貓的最小等待時間。

\(f_=min\+(j-k)*t-(suma_j-suma_k)\}(0\leq k

考慮將第二維進行斜率優化。

將式子拆開,得\(f_+suma_k=a_j*k+f_-a_j*j+suma_j\)

\(a\)已經排過序了,我們可以按照「任務安排2」的操作來做這道題。

#include #include #include #define int long long

int n, m, p;

int a[100001], d[100001], s[100001], f[101][100001], q[100001], g[100001];

signed main()

std::sort(a + 1, a + m + 1);

for (int i = 1; i <= m; i++)

s[i] = s[i - 1] + a[i];

int l, r;

memset(f, 127, sizeof(f));

f[0][0] = 0;

for (int i = 1; i <= p; i++)

} printf("%lld", f[p][m]);

}

斜率優化是將dp方程化成形如\(y=kx+b\)的形式,(例任務安排2中)\(x\),\(y\)只\(j\)有關,\(k\)只與\(i\)有關,\(b\)中包含著要求的量,

那麼每個決策點\(j\)都可以表示成乙個座標系上的乙個點\((x,y)\),而每個\(i\)都有固定的\(k\)。

這一條直線通過不同的決策點會有不同的截距\(b\),這時最(大/小)化截距使得轉移進行。

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