CodeDrive

문제:

기차는 맨 앞에 있는 기관차 1대가 손님이 탄 객차 여러 칸을 끌고 간다. 기관차가 고장나면 기차를 운행할 수 없게 되므로 최근 철도청은 기관차 고장에 대비하여 몇몇 역에 소형 기관차 3대를 배치하기로 결정하였다. 소형 기관차는 평소에 이용하는 기관차보다 훨씬 적은 수의 객차만을 끌 수 있다.

기관차가 고장났을 때 끌고 가던 객차 모두를 소형 기관차 3대가 나누어 끌 수 없기 때문에, 소형 기관차들이 어떤 객차들을 끌고 가는 것이 좋을까하는 문제를 고민하다가 다음과 같이 하기로 결정하였다.

1. 소형 기관차가 최대로 끌 수 있는 객차의 수를 미리 정해 놓고, 그보다 많은 수의 객차를 절대로 끌게 하지 않는다. 3대의 소형 기관차가 최대로 끌 수 있는 객차의 수는 서로 같다.
2. 소형 기관차 3대를 이용하여 최대한 많은 손님을 목적지까지 운송하도록 한다. 각 객차 마다 타고 있는 손님의 수는 미리 알고 있고, 다른 객차로 손님들이 이동하는 것은 허용하지 않는다.
3. 각 소형 기관차는 번호가 연속적으로 이어진 객차를 끌게 한다. 객차는 기관차 바로 뒤에 있는 객차부터 시작하여 1번 부터 차례로 번호가 붙어있다.

예를 들어 기관차가 끌고 가던 객차가 7칸이고, 소형 기관차 1대가 최대로 끌 수 있는 객차 수는 2칸이라고 하자. 그리고 1번 부터 7번까지 각 객차에 타고 있는 손님의 수가 아래 표와 같다고 하자. 괄호속에 있는 숫자는 객차 번호를 나타낸다.

(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)

소형 기관차 3대는 각각 1-2번, 3-4번, 그리고 6-7번 객차를 끌고 가면 손님 240명을 운송할 수 있고, 이보다 많은 수의 손님을 운송할 수 없다.

기관차가 끌고 가던 객차의 수와 각 객차에 타고 있던 손님의 수, 그리고 소형 기관차가 최대로 끌수 있는 객차의 수가 주어질 때, 소형 기관차 3대를 이용하여 최대로 운송할 수 있는 손님 수를 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력:

첫째 줄에 기관차가 끌고 가던 객차의 수가 입력된다. 그 수는 50,000 이하이다. 둘째 줄에는 기관차가 끌고 가던 객차에 타고 있는 손님의 수가 1번 객차부터 차례로 입력된다. 한 객차에 타고 있는 손님의 수는 100명 이하이고, 입력되는 숫자들 사이에 빈칸이 하나씩 있다. 셋째 줄에는 소형 기관차가 최대로 끌 수 있는 객차의 수가 입력된다. 그 수는 기관차가 끌고 가던 객차 수의 1/3보다 적다.

출력:

한 줄에 소형 기관차 3대를 이용하여 최대로 운송할 수 있는 손님 수를 출력한다.

풀이방법:

점화식을 생성해서 DP로 해당 문제를 풀 수 있다. DP는 다음과 같이 정의한다.

• DP[N][M]: 소형기관차 N대를 운행할 때 M번째 객차를 선택했을 때 최대로 운송 가능한 손님 수

따라서 점화식은 다음과 같다.

DP[N][M] = max( DP[N][M-1], DP[N-1][M-limit] + sum(numbers[M-limit+1:M+1]))

점화식을 사용해서 문제의 예제에 대입하면 다음과 같이 DP 테이블을 채워나갈 수 있다.

예시를 참고하여 어떠한 원리로 동작하는지 알아보도록 한다.

• DP[1][2] = max(DP[1][1], DP[0][2-2] + sum(numbers[2-2+1:2+1]))
  • DP[1][1], DP[0][0]는 둘 다 0이기때문에, sum만 계산하면 되므로 35+45다.
• DP[3][6] = max(DP[3][5], DP[2][6-2] + sum(numbers[6-2+1:6+1])
  • DP[3][5]는 0이므로, 뒷 항에 의해 결된다. DP[2][6-2]는 75+60이고, 여기에 30+45를 더해준다.

점화식이 의미하는 것은 현재 운행하고 있는 소형 기관차가 이전의 객차를 변경없이 유지했을 때(DP(N][M-1]), N번째 소형 기관차를 객차를 선택하기 전에 N-1번째 소형기관차를 유지하면서(DP[N-1][M-limit]) N번째 소형기관차가 M번째 소형기관차를 선택했을 때(sum(numbers[M-limit+1:M+1]))를 비교하는 것이다.

문제링크:

https://www.acmicpc.net/problem/2616