【序】


数位dp就是套模板 ——lwz dalao

(数位dp确实可以套模板,但笔者建议还是要理解这个过程,这样才能灵活变化)

【引言】

数位dp一直以来是dp家族里比较冷门的一种,但一旦考察不会数位dp靠暴力很难骗分

今天我们就来分析一下数位dp的全过程

【引入】

首先我们要清楚数位dp解决的是什么问题:

求出在给定区间 [A,B] 内,符合条件 f(i) 的数 i 的个数。条件 f(i) 一般与数的大小无关,而与数的组成有关

由于数是按位dp,数的大小对复杂度的影响很小

【设计搜索】

这里我们使用记忆化搜索实现数位dp。本质上记搜其实就是dp,下文会重点介绍dp值的使用和记录

一、记搜过程

从起点向下搜索,到最底层得到方案数,一层一层向上返回答案并累加,最后从搜索起点得到最终答案。

对于 [l,r] 区间问题,我们一般把他转化为两次数位dp,即找 [0,r] 和 [0,l-1] 两段,再将结果相减就得到了我们需要的 [l,r]

  • 首先是数位dp基本的量数字位数 pos ,记录答案的 st ,最高位限制 limit (这个后面会讲)

  • 我们还需要一个判断判断前导0的标记 lead (这个后面也会讲)

  • 由于数位dp解决的大多是数字组成问题,所以经常要比较当前位和前一位或前几位的关系(根据题意而定),所以一般在dfs()中也要记录前一位或前几位数 pre 方便比较。

  • 除此之外还可以传进更多参量以区分状态,视题意而定。

  • 数位dp的状态能记录的最好都记录上 ——lwz dalao

    【细节分析】

    一、前导0标记lead

    由于我们要搜的数可能很长,所以我们的直接最高位搜起

    举个例子:假如我们要从 [0,1000] 找任意相邻两数相等的数

    显然 111,222,888 等等是符合题意的数

    但是我们发现右端点 1000 是四位数

    因此我们搜索的起点是 0000 ,而三位数的记录都是 0111,0222,0888 等等

    而这种情况下如果我们直接找相邻位相等则 0000 符合题意而 0111,0222,0888 都不符合题意了

    所以我们要加一个前导0标记

    当然前导 0 有时候是不需要判断的,上述的例子是一个有关数字结构上的性质,0会影响数字的结构,所以必须判断前导0;而如果我们研究的是数字的组成(例如这个数字有多少个 1 之类的问题),0并不影响我们的判断,这样就不需要前导0标记了。总之,这个因题而异,并不是必须要标记(当然记了肯定是不会出错的)

    二、最高位标记limit

    我们知道在搜索的数位搜索范围可能发生变化;

    举个例子:我们在搜索 [0,555] 的数时,显然最高位搜索范围是 0 ~ 5 ,而后面的位数的取值范围会根据上一位发生变化:

    为了分清这两种情况,我们引入了 \text{limit} 标记:

    我们设这一位的标记为 limit ,这一位能取到的最大值为 res ,则下一位的标记就是 i==res && limit ( i 枚举这一位填的数)

    三、dp值的记录和使用

    最后我们考虑dp数组下标记录的值

    本文介绍数位dp是在记忆化搜索的框架下进行的,每当找到一种情况我们就可以这种情况记录下来,等到搜到后面遇到相同的情况时直接使用当前记录的值。

    dp数组的下标表示的是一种状态,只要当前的状态和之前搜过的某个状态完全一样,我们就可以直接返回原来已经记录下来的dp值。

    再举个例子

    假如我们找 [0,123456] 中符合某些条件的数

    假如当我们搜到 1000jQuery33108684357930728313_1541404441669 时,dfs从下返上来的数值就是当前位是第 5 位,前一位是 0 时的方案种数,搜完这位会向上反,这是我们可以记录一下:当前位第 5 位,前一位是 0 时,有这么多种方案种数

    当我们继续搜到 1010?? 时,我们发现当前状态又是搜到了第 5 位,并且上一位也是 0 ,这与我们之前记录的情况相同,这样我们就可以不继续向下搜,直接把上次的dp值返回就行了。

    注意,我们返回的dp值必须和当前处于完全一样的状态,这就是为什么dp数组下标要记录 pos,pre 等参量了。

    最重要的来了——

    接着上面的例子,范围 [0,123456]

    如果我们搜到了 1234?? ,我们能不能直接返回之前记录的:当前第 5 位,前一位是 4 时的dp值?

    答案是否定的

    我们发现,这个状态的dp值被记录时,当前位也就是第 5 位的取值是 [0,9] ,而这次当前位的取值是 [0,5] ,方案数一定比之前记录的dp值要小。

    当前位的取值范围为什么会和原来不一样呢?

    如果你联想到了之前所讲的知识,你会发现:现在的 limit=1 ,最高位有取值的限制。

    因此我们可以得到一个结论:当 limit=1 时,不能记录和取用dp值!

    类似上述的分析过程,我们也可以得出:当 lead=1 时,也不能记录和取用dp值!

    p.s.当然没有这么绝对的说……因题而异的说……

    以上就是计划搜索的完整步骤。

    附图:

    洛谷数字反转 数字组成的奥妙(1)

    【模板】

    洛谷数字反转 数字组成的奥妙(2)

    【例题详解】

    注: 推荐此题的原因是这道题涉及到的需要记录的量较多,比较典型,如果觉得比较难理解也没关系,先看下面的例题推荐

    【题意简述】

    定义一个正整数的价值是把这个数的十进制写出来之后,最长的等差子串的长度。

    求 [l,r] 范围内数字价值的总和。

    【分析】

    这道题很显然是一道数位dp,那么我们应该怎么样设计状态和转移呢?

    数位位置,前一位数,等差数列共差是一定要记录的

    我们还要把当前最大价值和整个数最大值也作为状态

    dp过程见代码注释(数位dp主要还是套板子呀)

    洛谷数字反转 数字组成的奥妙(3)

    洛谷数字反转 数字组成的奥妙(4)

    【题目推荐】

    当然也有些题看起来不是数位dp,但是可能依靠一些数论知识把问题转化成一道数位dp题(比如一些数字本身的性质转化成数字组成的特点),这里就不再过多赘述。

    【后记】

    数位dp虽然大多在套模板,但是里面的判断和细节还是很多的,多写几道数位dp之后才能发现其中的规律,完全将其掌握。

    【特别鸣谢】

    本文是笔者听过了两位dalao的讲解后撰写而成

    初识数位dp:学长Vergil 【LVYOUYW】

    知识巩固:dalao lwz 【lwz2002】


    本文发布于洛谷日报,特约作者:Mathison

    原文地址:https://www.luogu.org/blog/virus2017/shuweidp

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