AcWing 734. 能量石    原题链接    困难

作者： 作者的头像   星河依旧长明 ,  2023-08-09 15:09:00 ,  所有人可见 ,  阅读 158

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题目描述

岩石怪物杜达生活在魔法森林中，他在午餐时收集了 $N$ 块能量石准备开吃。

由于他的嘴很小，所以一次只能吃一块能量石。

能量石很硬，吃完需要花不少时间。

吃完第 $i$ 块能量石需要花费的时间为 $S_i$ 秒。

杜达靠吃能量石来获取能量。

不同的能量石包含的能量可能不同。

此外，能量石会随着时间流逝逐渐失去能量。

第 $i$ 块能量石最初包含 $E_i$ 单位的能量，并且每秒将失去 $L_i$ 单位的能量。

当杜达开始吃一块能量石时，他就会立即获得该能量石所含的全部能量（无论实际吃完该石头需要多少时间）。

能量石中包含的能量最多降低至 $0$。

请问杜达通过吃能量石可以获得的最大能量是多少？

输入格式

第一行包含整数 $T$，表示共有 $T$ 组测试数据。

每组数据第一行包含整数 $N$，表示能量石的数量。

接下来 $N$ 行，每行包含三个整数 $S_i,E_i,L_i$。

输出格式

每组数据输出一个结果，每个结果占一行。

结果表示为 Case #x: y，其中 $x$ 是组别编号（从 $1$ 开始），$y$ 是可以获得的最大能量值。

数据范围

$1 \le T \le 10$,
$1 \le N \le 100$,
$1 \le S_i \le 100$,
$1 \le E_i \le 10^5$,
$0 \le L_i \le 10^5$

输入样例：

3
4
20 10 1
5 30 5
100 30 1
5 80 60
3
10 4 1000
10 3 1000
10 8 1000
2
12 300 50
5 200 0

输出样例：

Case #1: 105
Case #2: 8
Case #3: 500

样例解释

在样例＃1中，有 $N = 4$ 个宝石。杜达可以选择的一个吃石头顺序是：

  • 吃第四块石头。这需要 $5$ 秒，并给他 $80$ 单位的能量。
  • 吃第二块石头。这需要 $5$ 秒，并给他 $5$ 单位的能量（第二块石头开始时具有 $30$ 单位能量，$5$ 秒后失去了 $25$ 单位的能量）。
  • 吃第三块石头。这需要 $100$ 秒，并给他 $20$ 单位的能量（第三块石头开始时具有 $30$ 单位能量，$10$ 秒后失去了 $10$ 单位的能量）。
  • 吃第一块石头。这需要 $20$ 秒，并给他 $0$ 单位的能量（第一块石头以 $10$ 单位能量开始，$110$ 秒后已经失去了所有的能量）。

他一共获得了 $105$ 单位的能量，这是能获得的最大值，所以答案是 $105$。

在样本案例＃2中，有 $N = 3$ 个宝石。

无论杜达选择吃哪块石头，剩下的两个石头的能量都会耗光。

所以他应该吃第三块石头，给他提供 $8$ 单位的能量。

在样本案例＃3中，有 $N = 2$ 个宝石。杜达可以：

  • 吃第一块石头。这需要 $12$ 秒，并给他 $300$ 单位的能量。
  • 吃第二块石头。这需要 $5$ 秒，并给他 $200$ 单位的能量（第二块石头随着时间的推移不会失去任何能量！）。

所以答案是 $500$。

思路

本题为DP问题，可以使用 闫氏DP分析法 解题。

对于这种体积和价值变化的背包问题，我们考虑贪心。

对于两个相邻元素 $i,j$ 的排列 （$i,j$ 获得的能量都不为 $0$）

$$-,-,-,i,j,-,-,-$$

显然有

$$E_j+E_i-S_j \times L_i \le E_i+E_j-S_i \times L_j$$

即

$$S_j \times L_i \ge S_i \times L_j$$

所以我们按照这个顺序将原序列排序，即可获得最优解的序列。

DP：
  • 状态表示 $f_{i,j}$：
    • 集合：考虑前 $i$ 个魔法石，并且在吃掉某个魔法石后，总时间恰好为 $j$ 的方案。
    • 属性：$\max$
  • 状态计算：
    • 选第 $i$ 个魔法石：$f_{i-1,j-s_i}+e_i-l_i \times (j-s_i)$
    • 不选第 $i$ 个魔法石：$f_{i-1,j}$

时间复杂度

$$O(n \times \sum_{i=1}^n s_i)$$

AC Code:

$C++$

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>

using namespace std;

const int N = 10010;

int n;
struct ES
{
    int s, e, l;
}st[N];
int f[N];

bool cmp(ES a, ES b) // 按s[i] * l[j] < s[j] * l[i]排序
{
    return a.s * b.l < a.l * b.s;
}

int main()
{
    int t;
    cin >> t;
    for (int q = 1; q <= t; q ++ )
    {
        cin >> n;
        int m = 0;
        for (int i = 0; i < n; i ++ )
        {
            int s, e, l;
            cin >> s >> e >> l;
            st[i] = {s, e, l};
            m += s;
        }

        sort(st, st + n, cmp);

        memset(f, -0x3f, sizeof f); // 对于“恰好”之类的问题，先把整个初始化成无穷大
        f[0] = 0; // 起点为0

        for (int i = 0; i < n; i ++ )
        {
            int s = st[i].s, e = st[i].e, l = st[i].l;
            for (int j = m; j >= s; j -- )
                f[j] = max(f[j], f[j - s] + e - (j - s) * l);   
        }

        int res = 0;
        for (int i = 1; i <= m; i ++ )
            res = max(res, f[i]);
        printf("Case #%d: %d\n", q, res); // 注意输出格式
    }

    return 0;
}

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