Mondriaan's Dream--状压dp

本文探讨了一个n*m矩形用1*2长方形填充的所有可能方案数的计算问题,通过二进制表示和动态规划算法,详细解析了如何避免冲突并确保连续0为偶数的方法。

题目链接:https://cn.vjudge.net/problem/POJ-2411

题目大意

给定一个n*m的矩形,用1*2的长方形填充矩形(填满),问有多少种方案数。

分析

从图中可以看到,当我们把横着的长方形放完时(阴影部分),竖着的长方形只能按部就班的放,所以只考虑横着放长方形的方案数。我们用二进制表示放了长方形的部分(从上往下),例如图中,第0列就是100。假设现在放到第i列,那么第i列可以放那几行呢?首先不能跟i-1列的行有冲突,其次,要让连续的0是偶数个,因为小长方形是1*2的。假设i列放的行用j表示,上一列用k表示,想要不冲突,那么必须j&k==0,连续偶数个0,就是j | k以后,连续的0必须是偶数个。

我的代码是从0列开始的,所以最后结果是dp[m][0]。

代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N = 12, M = 1 << 12;
int n, m;
ll dp[N][M];
bool vis[M];
int main()
{
	while(~scanf("%d %d",&n, &m))
	{
		if(n == 0 && m == 0) break;
		memset(dp, 0, sizeof dp);
		for(int i = 0; i < (1 << n); i++)//预处理那些数的二进制中,连续0都是偶数个 
		{
			vis[i] = 1;
			int cnt = 0;
			for(int j = 0; j < n; j++)
			{
				if((i >> j) & 1)
				{
					if(cnt & 1) vis[i] = 0;
					cnt = 0;
				}
				else
					cnt++;
			}
			if(cnt & 1) vis[i] = 0;
		}
		dp[0][0] = 1;
		for(int i = 1; i <= m; i++)
		{
			for(int j = 0; j < (1 << n); j++)
			{
				for(int k = 0; k < (1 << n); k++)
				{
					//不能跟i-1列的行有冲突,其次,放完以后还必须得让连续0是偶数个 
					if((j & k) == 0 && vis[j | k])
						dp[i][j] += dp[i - 1][k];
				}
			}
		}
		printf("%lld\n",dp[m][0]);
	}
	return 0;
}

 

DP超详细教程:从入门到精通 DP缩动态规划)是一种非常实用的算法技巧,特别适合处理态可以用二进制表示的问题。下面我将用最详细、最系统的方式讲解这个技术,保证你能彻底理解。 一、DP的本质 1.1 什么是缩? 缩的核心思想是:用二进制位来表示某种态。比如: 有5个灯泡:可以用5位二进制数表示它们的开关10101表示第1、3、5个灯亮,2、4灭 有8个任务是否完成:可以用8位二进制数表示 11001001表示第12、5、8个任务已完成 1.2 为什么需要态? 传统DP在表示某些态时会遇到困难。例如: 棋盘放置问题:要记录哪些格子被占用 任务分配问题:要记录哪些任务已被分配 路径问题:要记录哪些点已经访问过 如果用传统数组表示,可能需要多维数组,空间复杂度爆炸。而用二进制缩,一个整数就能表示复杂的态。 二、DP的三大组成部分 2.1 态表示 用一个整数的二进制形式表示态: 每一位代表一个元素的态(选中/未选中,存在/不存在等) 整数范围:0到2-1(n是元素个数) 示例:3个物品的选择态 000(0):都没选 0011):选第1个 010(2):选第2个 011(3):选第12个 ... 111(7):全选 2.2 态转移 定义如何从一个态转移到另一个态,通常包括: 检查当前态的某些位 根据条件修改某些位 生成新2.3 DP数组设计 dp[state]或dp[state][i],其中: state是缩后的态 i可能是附加信息(如当前位置、已选数量等) 三、必须精通的位运算技巧 3.1 基本操作 操作 代码表示 示例(假设8位二进制) 设置第i位为1 `state (1 << i)` `0010 (1<<2) → 0110` 设置第i位为0 state & ~(1 << i) 0110 & ~(1<<2) → 0010 切换第i位 state ^ (1 << i) 0110 ^ (1<<2) → 0010 检查第i位是否为1 (state >> i) & 1 (0110 >> 2) & 11 3.2 高级技巧 枚举所有子集: cpp for(int subset = state; subset; subset = (subset-1)&state){ // 处理subset } 最低位的1: cpp int lowbit = x & -x; 统计1的个数: cpp int count = __builtin_popcount(state); // GCC内置函数 六、DP的优化技巧 6.1 预处理合法态 很多问题中,大部分态是不合法的,可以预先筛选: cpp vector<int> valid_states; for (int state = 0; state < (1 << n); ++state) { if (check(state)) { // 检查state是否合法 valid_states.push_back(state); } } 6.2 滚动数组优化 当态只依赖前一个阶段时,可以节省空间: cpp vector<vector<int>> dp(2, vector<int>(size)); // 只保留当前和上一个态 int now = 0, prev = 1; for (int i = 1; i <= n; ++i) { swap(now, prev); for (auto& state : valid_states) { dp[now][state] = 0; // 清空当前态 // 态转移... } } 6.3 记忆化搜索实现 有时递归形式更直观: cpp int memo[1<<20][20]; // 记忆化数组 int dfs(int state, int u) { if (memo[state][u] != -1) return memo[state][u]; // 递归处理... return memo[state][u] = res; } 七、常见问题与调试技巧 7.1 常见错误 位运算优先级:总是加括号,如(state & (1 << i)) 数组越界:态数是2ⁿ,不是n 初始态设置错误:比如TSP中dp[1][0] = 0 边界条件处理不当:如全选态是(1<<n)-1,不是1<<n 7.2 调试建议 打印中间态:将二进制态转换为可视化的形式 cpp void printState(int state, int n) { for (int i = n-1; i >= 0; --i) cout << ((state >> i) & 1); cout << endl; } 从小规模测试用例开始(如n=3,4) 使用assert检查关键假设 八、学习路线建议 初级阶段: 练习基本位操作 解决简单问题(如LeetCode 464、526题) 中级阶段: 掌握经典模型(TSP、棋盘覆盖) 学习优化技巧(预处理、滚动数组) 高级阶段: 处理高维(如需要同时缩多个态) 结合其他算法(如BFS、双指针) 九、实战练习题目推荐 入门题: LeetCode 78. Subsets(理解态表示) LeetCode 464. Can I Win(简单DP) 中等题: LeetCode 526. Beautiful Arrangement LeetCode 691. Stickers to Spell Word 经典题: POJ 2411. Mondriaan's Dream(棋盘覆盖) HDU 3001. Travelling(三进制) 挑战题: Codeforces 8C. Looking for Order Topcoder SRM 556 Div1 1000. LeftRightDigitsGame2 记住,掌握DP的关键在于: 彻底理解二进制态表示 熟练运用位运算 通过大量练习培养直觉 希望这份超详细的教程能帮助你彻底掌握DP!如果还有任何不明白的地方,可以针对具体问题继续深入探讨。 请帮我转成markdown语法输出,谢谢
最新发布
08-13
评论 1
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值