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四边形不等式优化DP简要证明

设 DP 方程为 f(i,j)=\min f(i,k)+f(k+1,j)+w(i,j) 并满足四边形不等式,状态 f(i,j) 的最优决策点为 s(i,j). 证明:s(i,j-1)\leq s(i,j)\leq s(i+1, j).


下面证明前半部分 s(i,j-1)\leq s(i,j). 令 s(i,j-1)=k. 根据 DP 方程,对于所有的 i\leq l< k ,都有 f(i,k)+f(k+1,j-1)\leq f(i,l)+f(l+1,j-1) 由四边形不等式,得 f(l+1, j-1)+f(k+1, j)\leq f(k+1,j-1)+f(l+1,j) 移项得 f(k+1, j)-f(k+1,j-1)\leq f(l+1,j)-f(l+1, j-1) 与前式相加得 f(i,k)+f(k+1,j)\leq f(i,l)+f(l+1,j) 即若对于状态 f(i,j-1)k 转移比从 l(l<k) 转移优,则对于 f(i,j) 同样有 从 k 转移比从 l 转移优。因此,最优决策点后移, s(i,j-1)\leq s(i,j) 成立。 后半部分证明同理。

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