单调队列优化DP


题目

在一年前赢得了小镇的最佳草坪比赛后,FJ 变得很懒,再也没有修剪过草坪。

现在,新一轮的最佳草坪比赛又开始了,FJ 希望能够再次夺冠。

然而,FJ 的草坪非常脏乱,因此,FJ 只能够让他的奶牛来完成这项工作。

FJ 有 N 只排成一排的奶牛,编号为 1 到 N。

每只奶牛的效率是不同的,奶牛 i 的效率为 Ei。

编号相邻的奶牛们很熟悉,如果 FJ 安排超过 K 只编号连续的奶牛,那么这些奶牛就会罢工去开派对。

因此,现在 FJ 需要你的帮助,找到最合理的安排方案并计算 FJ 可以得到的最大效率。

注意,方案需满足不能包含超过 K 只编号连续的奶牛。

输入格式
第一行:空格隔开的两个整数 N 和 K;

第二到 N+1 行:第 i+1 行有一个整数 Ei。

输出格式
共一行,包含一个数值,表示 FJ 可以得到的最大的效率值。

数据范围
1≤N≤105,
0≤Ei≤109
输入样例:
5 2
1
2
3
4
5
输出样例:
12
样例解释
FJ 有 5 只奶牛,效率分别为 1、2、3、4、5。

FJ 希望选取的奶牛效率总和最大,但是他不能选取超过 2 只连续的奶牛。

因此可以选择第三只以外的其他奶牛,总的效率为 1 + 2 + 4 + 5 = 12。

思路

分析图示
AcWing 1087. 修剪草坪  【单调队列优化DP】C++详细题解_i++

状态表示:​f[i]​​​表示从前​​i​​头牛中选,且合法的所有方案集合中的最大效率值

状态计算:

对于每头牛i来说,有选和不选两种方案。

不选第​​i​​​头牛 , ​​f[i] = f[i-1]​​;

选第​​i​​​头牛,又可以按照连续长度划分为:长度为​​1​​​,长度为​​2​​​,长度为​​3​​​,长度为​​k​

当我们所选的连续长度为​​j​​​时 ​​(1<=j<=k)​​​,所选的牛可以是
AcWing 1087. 修剪草坪  【单调队列优化DP】C++详细题解_出队_02
注意第​​​i-j​​​头牛不选,因为我们所选的牛连续长度为​​j​​​,选了连续长度就大于​​j​​​了。
故选择第​​​i​​​头牛方程为: ​​f[i]= f[i-j-1]+s[i]-s[i-j]​

将选择第​​i​​​头牛的方程进行转换
AcWing 1087. 修剪草坪  【单调队列优化DP】C++详细题解_i++_03

状态计算方程为: ​​f[i]=max(f[i-1],g[i-j]+s[i])​

考虑优化:

最大值依赖于​​g[i-j]​​​,因此定义一个长度为​​k​​​的单调递减的队列维护​​g[i-j]​​​,使得队头的​​g[i-j]​​最大,每次更新答案时取出队头进行更新。

代码

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N=1e5+10;
LL f[N];
LL s[N];
int q[N]; //数组模拟队列,队列中存放的是下标
LL g(int i)
{
if(i==0) return 0;
return f[i-1]-s[i];
}
int main()
{
int n,k;
scanf("%d%d",&n,&k);
for(int i=1;i<=n;i++)
{
scanf("%d",&s[i]);
s[i]+=s[i-1];
}
int hh=0,tt=0;
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(q[hh]<i-k) hh++; //超出滑动窗口,出队列 ,此时s[i]还没入队,因此取不到等于号
f[i]=max(f[i-1],g(q[hh])+s[i]);
while(hh<=tt&&g(q[tt])<=g(i)) tt--; //维护一个单调递减队列,队头元素最大
q[++tt]=i;
}
printf("%lld\n",f[n]);
return 0;
}