四边形不等式

使用范围:区间序列\(DP\)求最小值(一定是最小值)
对于动态规划转移方程

dp[i][j]=min(dp[i][k],dp[k+1][j])+w(i,j);

其中\(w(i,j)\)只受\(i,j\)取值影响
如果满足下面两个条件
\(1.\)区间单调性:如果对于\(\forall i \leq i'< j' \leq j,w(i',j') \leq w(i,j)\)(即小区间取值\(\leq\)大区间取值)
\(2.\)四边形不等式:\(\forall i \leq i'< j' \leq j,w(i,j)+w(i',j')\leq w(i',j)+w(i,j')\)

即中的红线总长\(\geq\) 蓝线总长

如果\(w(i,j)\)同时满足区间单调性和四边形不等式

那么\(f(i,j)\)满足四边形不等式

\(S(i,j)\)\(F(i,j)\)在取到最优解时的决策点\(k\)

那么决策本身具有单调性,即满足\(S(i,j)\leq S(i,j+1)\leq S(i+1,j+1)\)

\(j\)代替\(j+1\)得到

\(S(i,j-1)\leq S(i,j)\leq S(i,j+1)\)

转移方程变为

\(F(i,j)=min(F(i,k)+F(k+1,j))+w(i,j);\ (S(i,j-1)\leq k\leq S(i+1,j))\)

可以证明,他将时间复杂度降到了\(O(n^2)\)

什么时候使用四边形不等式?

只需要牢记公式

考试时可以打一张决策表看是否满足上面式子,满足可以使用四边形不等式

\(1.\)序列\(DP\)有时可以使用四边形不等式优化,但仅仅是常数优化

\(2.\)需要注意四边形不等式仅针对求最小值的情况

\(3.\)注意\(S\)数组(下标取值范围)需要初始化,\(S[i][i]=i\)

例题

P1880石子合并
这道题的四边形不等式非常裸,但要注意求最大值不能用四边形不等式,注意到最大值可以使用决策单调性优化

求最大值时\(f[i][j]\)一定是从\(f[i][j-1]\)\(f[i+1][j]\)转移过来的,所以可以将第三维优化掉

\(Code\)

01-01 10:19