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编辑人: 舍溪插画

calendar2025-07-20

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2-3 个月强化训练阶段:动态规划优化之斜率优化

在 CSP-S 备考的 2 - 3 个月强化训练阶段,动态规划的优化是一个重要的部分,其中斜率优化更是难点与重点。

一、适用条件

斜率优化适用于状态转移方程能够化为线性形式的情况。这意味着我们要能够将问题中的状态之间的关系用线性表达式清晰地表示出来。比如在一些涉及资源分配、任务安排等问题中,常常会遇到这样的线性关系。

二、维护下凸壳或上凸壳的单调队列技巧

这是斜率优化的关键手段。下凸壳和上凸壳的概念相对抽象,简单来说,通过巧妙地维护一个单调队列,能够有效地减少计算量,提高求解效率。比如在处理一些递增或递减的数据时,利用单调队列可以快速找到最优解。

三、以任务调度问题为例推导斜率优化过程

假设我们有 n 个任务,每个任务有特定的执行时间和截止时间。我们的目标是在满足所有任务截止时间的前提下,使总等待时间最短。

设 dp[i] 表示完成前 i 个任务的最小等待时间,状态转移方程可以表示为:

dp[i] = min{dp[j] + cost(j + 1, i)} ,其中 cost(j + 1, i) 表示从第 j + 1 个任务到第 i 个任务的等待时间。

将其化为线性形式后,就可以运用单调队列来维护凸壳,从而快速求解。

在学习斜率优化时,首先要深入理解其适用条件,多做一些能够化为线性形式的状态转移方程的题目,培养敏锐的观察力。对于单调队列的技巧,要通过大量的实例进行练习,掌握其核心思想和操作方法。同时,以具体的问题为例,如上述的任务调度问题,进行详细的推导和分析,能够帮助我们更好地掌握斜率优化的应用。

总之,在备考过程中,要注重理论与实践的结合,通过不断地练习和总结,熟练掌握斜率优化这一重要的动态规划优化方法,为 CSP-S 考试做好充分的准备。

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创作类型:
原创

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