[矩阵树定理] LOJ#6259. 「CodePlus 2017 12 月赛」白金元首与独舞

本文介绍了一种利用矩阵树定理解决特定迷宫路径问题的方法。该问题要求在给定的迷宫中寻找从任意空地出发到达边界的有效路径数量,通过将迷宫转换成图并构建相应的矩阵来计算所有可能的路径数。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

如果已经有箭头的格子之间形成环,那么显然无解
新增一个关键点代表出界
那么每个关键点加上上下左右箭头后会走到其他关键点。
就相当于在k个关键点之间加上有向边,那么每一种以“出界”的关键点为根的生成树形图代表一种方案,用矩阵树定理就行了

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

const int N=310,P=1e9+7;

typedef int Mat[N][N];

int T,n,m,cnt,ns;
char a[N][N];
int t[N][N],g[N][N],vis[N][N];

void dfs(int x,int y){
  if(x<1 || x>n || y<1 || y>m) return ;
  if(vis[x][y]){
    if(!t[x][y]) ns=1;
    return ;
  }
  vis[x][y]=1;
  if(a[x][y]=='.') return ;
  if(a[x][y]=='L'){
    dfs(x,y-1); t[x][y]=t[x][y-1];
  }
  if(a[x][y]=='R'){
    dfs(x,y+1); t[x][y]=t[x][y+1];
  }
  if(a[x][y]=='U'){
    dfs(x-1,y); t[x][y]=t[x-1][y];
  }
  if(a[x][y]=='D'){
    dfs(x+1,y); t[x][y]=t[x+1][y];
  }
}

Mat mt;

inline void addedge(int x,int y){
  if(x==y) return ;
  mt[y][x]--; mt[x][x]++;
}

inline int Pow(int x,int y){
  int ret=1;
  for(;y;y>>=1,x=1LL*x*x%P) if(y&1) ret=1LL*ret*x%P;
  return ret;
}

inline int calc(Mat a){
  int ret=1,f=0;
  for(int i=1;i<cnt;i++){
    int k; for(k=i;!a[k][i] && k<cnt;k++);
    if(k>=cnt) return 0;
    if(k^i){ for(int j=1;j<cnt;j++) swap(a[k][j],a[i][j]); f^=1; }
    for(int j=i+1;j<cnt;j++){
      int t=1LL*a[j][i]*Pow(a[i][i],P-2)%P;
      for(int k=i;k<cnt;k++)
    a[j][k]=(a[j][k]-1LL*a[i][k]*t)%P;
    }
  }
  for(int i=1;i<cnt;i++) ret=1LL*ret*a[i][i]%P;
  return f?-ret:ret;
}

int main(){
  scanf("%d",&T);
  while(T--){
    scanf("%d%d",&n,&m); ns=cnt=0;
    for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%s",a[i]+1);
    for(int i=1;i<=n;i++)
      for(int j=1;j<=m;j++){
    vis[i][j]=t[i][j]=0;
    if(a[i][j]=='.') g[i][j]=t[i][j]=++cnt;
      }
    ++cnt;
    for(int i=1;i<=cnt;i++)
      for(int j=1;j<=cnt;j++) mt[i][j]=0;
    for(int i=1;i<=n;i++) t[i][0]=t[i][m+1]=cnt;
    for(int i=1;i<=m;i++) t[0][i]=t[n+1][i]=cnt;
    for(int i=1;i<=n && !ns;i++)
      for(int j=1;j<=m;j++)
    if(a[i][j]!='.'){
      dfs(i,j);
      if(ns) break;
    }
    if(ns){
      puts("0"); continue;
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)
      for(int j=1;j<=m;j++)
    if(a[i][j]=='.'){
      addedge(g[i][j],t[i+1][j]);
      addedge(g[i][j],t[i-1][j]);
      addedge(g[i][j],t[i][j+1]);
      addedge(g[i][j],t[i][j-1]);
    }
    printf("%d\n",(calc(mt)+P)%P);
  }
  return 0;
}
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