蓝桥杯+地宫取宝(动态规划+DFS)

本文介绍了一个基于深搜与记忆化的算法解决宝物收集问题的方法。该问题要求计算从起点到终点的不同路径数量,使得玩家能恰好收集到指定数量的宝物。文章详细解释了状态转移方程的设计,并讨论了实现过程中需要注意的关键细节。
问题描述
  X 国王有一个地宫宝库。是 n x m 个格子的矩阵。每个格子放一件宝贝。每个宝贝贴着价值标签。
  地宫的入口在左上角,出口在右下角。
  小明被带到地宫的入口,国王要求他只能向右或向下行走。
  走过某个格子时,如果那个格子中的宝贝价值比小明手中任意宝贝价值都大,小明就可以拿起它(当然,也可以不拿)。


  当小明走到出口时,如果他手中的宝贝恰好是k件,则这些宝贝就可以送给小明。
  请你帮小明算一算,在给定的局面下,他有多少种不同的行动方案能获得这k件宝贝。
输入格式
  输入一行3个整数,用空格分开:n m k (1<=n,m<=50, 1<=k<=12)
  接下来有 n 行数据,每行有 m 个整数 Ci (0<=Ci<=12)代表这个格子上的宝物的价值
输出格式
  要求输出一个整数,表示正好取k个宝贝的行动方案数。该数字可能很大,输出它对 1000000007 取模的结果。
样例输入
2 2 2
1 2
2 1
样例输出
2
样例输入
2 3 2
1 2 3
2 1 5
样例输出

14

话说这个题目意图还是蛮明显的,深搜完后返回所有满足的解的个数,不过这个善意的题目,要想完全正确还是学需要在处理时注意很多方面。

首先,先来谈第一个问题,写出其状态转移方程,我们要求的解是从原点手握价值最大的宝物v开始经过不同的路径到终点获得K件宝物的路径总数,我们姑且将此状态记为

d(1,1,k(初始为0,还没拿宝贝),-1(此时手上没有宝物,值记为-1))

那么从此状态出发,可以将其转移为如下的决策

 

这里在补充说明用状态转移方程可以方便将原问题分解成若干个与原问题相同的子问题,且规模变小。

第二个问题,如果仅仅这样的话,必然存在重复计算的问题,为此必须要采取记忆化搜索的方式,对于已经计算过的结点保存其值,就这条题目而言,必须要用一个四维数组保存因为它的状态跟位置,

物价值有关。当重复遍历这个结点时,直接传值。

第三个问题,细节决定成败!!

1.类型用long long稳妥,因为即使MOD了,但是如果两个数加起来还有可能超int。

2.我自己做的时候没注意的一个小错误,导致最后始终不对的疏忽。我错误的把r[MAXN][MAXN][15][15]的初始化为了0,这绝对不正确,因为有可能以某种方式走的状态就是无解,就是0,必须将初始值赋为-1。

3.对于有宝物的初始价值为-1,比较好的处理方式是,最后存放是第四维的下标后移一位

4.这里还要注意,k最多是13,不会超过这个值,所以第三维只要14就够了


我的代码在蓝桥杯官网oj超时了看到后求优化,求指点!思路是看的别人点击打开链接望见谅!


下面看代码!!


import java.util.Scanner;

public class Main {
	static int n, m, k;
	static int[][] map;
	static int count = 1;
	static int[][][][] dp=new int[51][51][15][15];
	static int MOD= 1000000007 ;
//	static int s=0;
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		n = sc.nextInt();
		m = sc.nextInt();
		k = sc.nextInt();
		map = new int[n + 1][m + 1];
		for (int i = 1; i <= n; i++) {
			for (int j = 1; j <= m; j++) {
				map[i][j] = sc.nextInt();
			}
		}
		dfs(1,1,0,-1);
		System.out.println(dfs(1,1,0,-1));
	}
	//x y 记录当前位置的坐标,have为拥有宝物的数量,max为当前拥有的宝物中最大的价值
	private static int dfs(int x, int y, int have, int max) {
		// TODO Auto-generated method stub]
		int s=0;
		if(x == n && y == m)
		{
			if(have == k)
			{
				dp[n][m][have][max+1]=1;
				return dp[n][m][have][max+1];
			}
			else if( have == k-1 && map[n][m] > max)
			{
				dp[n][m][have][max+1]=1;
				return dp[n][m][have][max+1];
			}
			else
			{
				dp[n][m][have][max+1]=0;
				return dp[n][m][have][max+1];
			}
		}
		else
		{
			if(map[x][y]>max)
	        {
	           int t=map[x][y];
	            if(x+1<=n)
	            s=(s+dfs(x+1,y,have+1,t)%MOD+dfs(x+1,y,have,max)%MOD)%MOD;
	            if(y+1<=m)
	            s=(s+dfs(x,y+1,have+1,t)%MOD+dfs(x,y+1,have,max)%MOD)%MOD;
	        }
	        else
	        {
	            if(x+1<=n)
	            s=(s+dfs(x+1,y,have,max)%MOD)%MOD;
	            if(y+1<=m)
	            s=(s+dfs(x,y+1,have,max)%MOD)%MOD;
	        }
	        dp[x][y][have][max+1]=s %MOD;
	        return dp[x][y][have][max+1];
		}
	}

}


<think>好的,我现在要处理用户关于蓝桥杯竞赛中“地宫”题目的查询。首先,我需要确认用户的具体需求,他们可能想了解这个题目的解法、思路或者相关的编程技巧。 根据用户提供的引用内容,特别是引用[4],里面提到了题目的数据格式和基本要求,但可能没有详细的解法。我需要回忆或查找关于这个题目的常见解法。通常,这类动态规划问题在竞赛中比较常见,可能涉及多维DP状态的设计。 接下来,我需要分析题目要求。题目要求从n×m的网格中,从左上角走到右下角,每次只能向右或向下移动,并且收集恰好k个物,且每次拿的物价值必须严格递增。这明显是一个动态规划问题,需要记录位置、已收集的物数量以及当前最大价值的状态。 然后,我需要考虑动态规划的状态设计。通常,四维DP可能适用:dp[i][j][c][v]表示在位置(i,j)时,已经收集了c个物,且当前最大价值为v的方案数。不过,这样的状态设计可能会导致较高的时间和空间复杂度,需要优化。 还要注意题目中的数值范围,比如n和m最大为50,k为12,物价值Ci最大为12。因此,状态数可能是50×50×12×13,这在合理范围内,但需要确认是否可行。同时,由于结果要对1e9+7模,需要注意每一步都进行模操作。 接下来,我需要考虑初始化条件和状态转移。初始位置(0,0)处可以选择拿或不拿物,因此初始状态可能有两种情况。状态转移时,每个位置可以从上方或左方转移而来,并且每次移动时,可以选择拿当前物(如果其价值大于之前最大价值)或不拿。 可能遇到的难点包括:如何处理物价值的严格递增,以及如何高效地管理状态以避免重复计算。此外,物价值可能为0,需要特别处理,比如将价值整体加1,以避免数组索引的问题。 最后,需要编写代码框架,包括循环结构、状态转移方程以及模操作。同时,要注意测试样例的正确性,例如引用[4]中的样例输入,确保输出符合预期。 总结下来,解题步骤包括:分析题目要求,设计动态规划状态,确定状态转移方程,处理边界条件,优化空间复杂度(例如使用滚动数组),并编写代码实现。同时,需要注意大数模和可能的优化策略,如记忆化搜索或预处理。</think>### 蓝桥杯地宫”题目解析 #### 题目概述 给定一个$n \times m$的网格,每个格子存放价值为$C_i$的物。要求从左上角$(0,0)$走到右下角$(n-1,m-1)$,每次只能向右或向下移动,且需**恰好k个物**,且每次必须满足**严格递增**的价值顺序。求满足条件的路径总数(结果对$10^9+7$模)[^4]。 #### 解法思路 ##### 1. 动态规划设计 定义四维状态数组$dp[i][j][c][v]$,表示: - 当前位置$(i,j)$ - 已物数量$c$ - 当前持有物的最大价值$v$ 状态转移方程: $$ dp[i][j][c][v] = \sum \begin{cases} \text{来自上方或左方} \\ \text{若当前物价值$C_{i,j} > v$,则可选择拾} \end{cases} $$ ##### 2. 关键步骤 1. **初始化**: - 起点$(0,0)$处**不物**:$dp[0][0][0][0] = 1$ - 起点$(0,0)$处**物**:$dp[0][0][1][C_{0,0}+1] = 1$(价值整体+1避免0索引问题) 2. **状态转移**: ```python for i in range(n): for j in range(m): for c in range(k+1): for v in range(14): # 价值范围0~12,整体+1后为1~13 # 不当前物 if i > 0: dp[i][j][c][v] += dp[i-1][j][c][v] if j > 0: dp[i][j][c][v] += dp[i][j-1][c][v] # 当前物(需满足严格递增) current_val = grid[i][j] + 1 if c > 0 and current_val > v: if i > 0: dp[i][j][c][current_val] += dp[i-1][j][c-1][v] if j > 0: dp[i][j][c][current_val] += dp[i][j-1][c-1][v] ``` ##### 3. 复杂度优化 - **空间优化**:使用滚动数组压缩空间 - **价值离散化**:将物价值映射为连续整数 - **边界处理**:对$i=0$或$j=0$的特殊情况单独处理 #### 代码框架(Python示例) ```python MOD = 10**9 + 7 n, m, k = map(int, input().split()) grid = [list(map(int, input().split())) for _ in range(n)] # 四维DP数组初始化 dp = [[[[0]*14 for _ in range(k+2)] for __ in range(m)] for ___ in range(n)] # 初始状态 if grid[0][0] == 0: dp[0][0][1][0] = 1 # 特殊处理价值0的情况 else: dp[0][0][1][grid[0][0]+1] = 1 dp[0][0][0][0] = 1 # 状态转移 for i in range(n): for j in range(m): if i == 0 and j == 0: continue for c in range(k+1): for v in range(14): # 从上方或左方转移... # 具体实现参考上述状态转移方程 # 每一步模操作 dp[i][j][c][v] %= MOD # 结果统计:右下角所有可能价值的总和 result = sum(dp[n-1][m-1][k][v] for v in range(14)) % MOD print(result) ``` #### 相关引用 题目数据范围与要求参考蓝桥杯官方竞赛说明,动态规划优化技巧可参考算法解析文献[^2][^3]。
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