题解 P1731 【[NOI1999]生日蛋糕】
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借这道题来谈谈剪枝:
生日蛋糕这道题的优化方法有如下几种:
1、前缀和优化。用vmin[i]和smin[i]记录前i层及其自身的体积(侧面积)最小情况(即第一层r=1,h=1,第二层r=2,h=2…)的总和,用于后面的剪枝。
2、v+rrh+vmin[i+1]<=n 如果当前的总体积+该层往上的所有的总体积的最小和>给定蛋糕的体积,剪掉。(可行性剪枝)
3、s+2rh+smin[i+1]< best 如果当前的总表面积+该层往上的所有的表面积的最小和>目前最优解,剪掉。(最优化剪枝)
4、v+rrh*(m-i+1)>=n 如果后面的所有层均以当前表面积做成 蛋糕,如果此时的体积仍然小于蛋糕的体积,就要剪掉。(可行性 剪枝)
这种剪枝方法等价于:假设剩余的体积全部以当前层的半径做成蛋 糕,因为当前的半径的最大的,所以得出的表面积是最小的,根据 这个“最小表面积”判断表面积是否超过最优解,超出则剪掉。
5、搜索的顺序:r从大往小循环,h从小往大循环。由侧面积 s=2rh,体积v=rrh得:在s中r的增长是线性的,在v中r的增 长是平方的。r从大往小,h从小往大,可以更快的到达目标 (best)即最优解,之后越多不必要的搜索就会被剪枝,从而提高 效率。
代码
#include<cstdio>
#include<cmath>
using namespace std;
int n,m,best=0x7fffff,vmin[25],smin[25];
void dfs(int i,int ri,int hi,int s,int v)//i当前层数,ri,hi上一层的半径和高,s,v之前的面积,体积总和
{
for (int r=m-i+1; r<=ri-1; r++) //最小状态,第i层(从上往下)的半径和高度均为i
for (int h=hi-1; h>=m-i+1; h--)
{
if (i==1) s=r*r;
if (s+2*r*h+smin[i+1]<best&&v+r*r*h+vmin[i+1]<=n&&v+r*r*h*(m-i+1)>=n)
{
if (i==m) best=s+2*r*h;
else dfs(i+1,r,h,s+2*r*h,v+r*r*h);
}
}
}
int main()
{
scanf("%d%d",&n,&m);
vmin[0]=0; //第0层的体积和表面积都是0(前缀和技巧?)
smin[0]=0;
for (int i=1; i<=m; i++)//从下往上,m层为最上面的一层
{
vmin[m-i+1]=vmin[m-i+2]+i*i*i;//min[i]表示前i层及其自身的体积(侧面积)的总和,用于剪枝
smin[m-i+1]=smin[m-i+2]+2*i*i;//smin只记录侧面积
}
dfs(1,sqrt((n-vmin[2])/m)+1,(n-vmin[2])+1,0,0);//最下面那层的上一层的半径为本层半径+1(高同理)
printf("%d\n",best);
return 0;
}