算法简介:旋风女仆

树形 DP 是一种再树形结构上面跑的 DP ,我们经过有限次的递归统计,记录 DP 值再合并,从而解决问题。

介于树的天生递归结构,我们的树形 DP 也就有这个从父到子从子到父的递推方式。

复杂度一般就是遍历树的复杂度,如果多了维度,那就会乘上那么多。

算法演示:干净利落

例题选讲:骑士团扫除专家

大秦为你打开题目传送门

五一来临,某地下超市为了便于疏通和指挥密集的人员和车辆,以免造成超市内的混乱和拥挤,准备临时从外单位调用部分保安来维持交通秩序。

已知整个地下超市的所有通道呈一棵树的形状;某些通道之间可以互相望见。总经理要求所有通道的每个端点(树的顶点)都要有人全天候看守,在不同的通道端点安排保安所需的费用不同。

一个保安一旦站在某个通道的其中一个端点,那么他除了能看守住他所站的那个端点,也能看到这个通道的另一个端点,所以一个保安可能同时能看守住多个端点(树的结点),因此没有必要在每个通道的端点都安排保安。

编程任务:

请你帮助超市经理策划安排,在能看守全部通道端点的前提下,使得花费的经费最少。

例题思路:支援就交给我吧

题目就是一棵树,我们就考虑如何去设计状态。这个不难想,由于一个点有几种状态:自己被自己看守,自己被父亲看守,自己被儿子看守。

那就不妨设置状态:

  1. $dp[u][0]$ :$u$ 号点自己已经有保安时的这个子树的最小经费
  2. $dp[u][1]$ :$u$ 号点被父亲看守的时候,这个子树的最小经费
  3. $dp[u][2]$ :$u$ 号点被儿子看守的时候,这个子树的最小经费

那么我们就先来考虑比较简单的被父亲和儿子看守。


如果这个点 $u$ 被父亲看守,那么会是这样的情况:

那么显而易见的,这些 $u$ 的儿子都无人看守,要么他们自己被自己看守,要么自己被他们的儿子看守。

也就是方程 $dp[u][1] = \sum\limits_{v∈son(u)} \min\{dp[v][0], dp[v][2]\}$ 。


那么如果这个点被儿子看守了,会是这样的情况:

其他的儿子,都是没有人看的,也就是说,这时候的价值应该是儿子里面所有 $\min\{dp[v][0], dp[v][2]\}$ 之和再加上某一个儿子放置了一个保安的代价,也就是所有儿子中 $dp[v][0] - \min\{dp[v][0], dp[v][2]\}$ 的最小值。


那么接下来就是这个点放置了保安。先画图看看:

这些儿子,他们既可以自己被自己看,也可以被父亲看,也可以被儿子看,也就是所有儿子这些值的最小值,再加上在当前点 $u$ 放置保安的代价 $a[u]$ 。

例题正解:要一尘不染才行

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#pragma GCC optimize(2)
#pragma GCC optimize(3, "Ofast", "inline")
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef long long ll;
typedef unsigned long long ull;
typedef __int128 int128;

namespace FastIO {
template<typename Tp>
inline void read(Tp &x) {
char ch;
int flag = 0;
x = 0;
while(!isdigit(ch = getchar())) if(ch == '-') flag = 1;
while(isdigit(ch)) x = (x << 3) + (x << 1) + (ch - '0'), ch = getchar();
if(flag) x = -x;
}
template<typename Tp , typename ... Args>
inline void read(Tp &x, Args & ... x_) {
read(x);
read(x_ ... );
}
};
using namespace FastIO;

const int N = 50010;
const int M = 100010;

struct Edge {
int to, nt, wt;
Edge() {}
Edge(int to, int nt, int wt) : to(to), nt(nt), wt(wt) {}
};
class Graph {
private :
Edge e[M];
int hd[N], cnte;
public :
inline void AddEdge(int u, int v, int w = 0) {
e[++cnte] = Edge(v, hd[u], w);
hd[u] = cnte;
}
inline int head(int u) { return hd[u]; }
inline int to(int u) { return e[u].to; }
inline int nt(int u) { return e[u].nt; }
inline int wt(int u) { return e[u].wt; }
};

int n;
ll a[N];
Graph G;

int fa[N];
ll dp[N][5];

inline void Input() {
read(n);
// cout << n << endl;
int u, m, v;
for(int i = 1; i <= n; i++) {
// cout << i << endl;
read(u);
read(a[u], m);
// cout << u << endl;
for(int j = 1; j <= m; j++) {
read(v);
// cout << u << ' ' << v << endl;
G.AddEdge(u, v);
fa[v] = u;
}
}
// cout << -1 << endl;
}

inline void Dfs(int u) {
dp[u][0] = a[u];
dp[u][1] = 0;
dp[u][2] = 1e18;
ll mi = 1e18;
for(int i = G.head(u); i; i = G.nt(i)) {
int v = G.to(i);
Dfs(v);
dp[u][0] += dp[v][3];
dp[u][1] += min(dp[v][0], dp[v][2]);
mi = min(mi, dp[v][0] - min(dp[v][0], dp[v][2]));
}
dp[u][2] = dp[u][1] + mi;
dp[u][3] = min(dp[u][0], min(dp[u][1], dp[u][2]));
}

inline void Work() {
int rt = 1;
while(fa[rt]) rt = fa[rt];
Dfs(rt);
printf("%lld\n", min(dp[rt][0], dp[rt][2]));
}

int main() {
int T = 1;
// read(T);
while(T--) {
Input();
Work();
}
return 0;
}

算法实战:全心全意

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