【状压dp】poj3254

本文介绍了一道经典的状压DP题目,通过状态压缩的方法解决一个关于种植玉米田的组合问题。考虑到土地的限制条件,文章详细解释了如何通过位运算筛选合法状态,并给出完整的C++实现代码。
Corn Fields
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Description

Farmer John has purchased a lush new rectangular pasture composed of M by N (1 ≤ M ≤ 12; 1 ≤ N ≤ 12) square parcels. He wants to grow some yummy corn for the cows on a number of squares. Regrettably, some of the squares are infertile and can't be planted. Canny FJ knows that the cows dislike eating close to each other, so when choosing which squares to plant, he avoids choosing squares that are adjacent; no two chosen squares share an edge. He has not yet made the final choice as to which squares to plant.

Being a very open-minded man, Farmer John wants to consider all possible options for how to choose the squares for planting. He is so open-minded that he considers choosing no squares as a valid option! Please help Farmer John determine the number of ways he can choose the squares to plant.

Input

Line 1: Two space-separated integers: M and N 
Lines 2..M+1: Line i+1 describes row i of the pasture with N space-separated integers indicating whether a square is fertile (1 for fertile, 0 for infertile)

Output

Line 1: One integer: the number of ways that FJ can choose the squares modulo 100,000,000.

Sample Input

2 3
1 1 1
0 1 0

Sample Output

9

Hint

Number the squares as follows:
1 2 3
  4  

There are four ways to plant only on one squares (1, 2, 3, or 4), three ways to plant on two squares (13, 14, or 34), 1 way to plant on three squares (134), and one way to plant on no squares. 4+3+1+1=9.

给一个n * m的土地来种地,有地地方不能种,每一块有corn的地不能有临边,问方案由多少种


一看n和m那么小的范围就知道是状压dp……好久没碰状压了有点心虚…………
所谓的状态压缩就是用二进制(或者三进制四进制等等)来表示状态,通过位运算的方式判断是否可以转移
首先要通过枚举得出所有在单行可行的状态,即没有两个相邻的1——判断方法是(i &(i >>1 )== 0)
然后转移方程是这样的:
如果第k个状态在第i行可行(a[i] & state[k]),且与前一行状态为第j个不冲突(state[k] & state[j]) == 0)
f[k][i]  +=  f [j] [i - 1];

提醒注意边界啊,我是习惯把第一行先单独处理出来做边界!
ps:可以用01滚动……

做这个题的时候出了各种各样的问题,比如最开始没看到方案数要取模,更脑残的是单独处理第一行的时候没有判断是否可行(地面有的地方不能种啊orz )还有滚动数组滚动过程中没有清零……然后就因为这些各种残的问题华丽丽的wa了5次……吸取教训啊啊啊

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
const long N = 14, SUM = 4100;

long n, m, t;
long a[N];
long f[SUM][2];
long state[SUM];
using namespace std;
int main()
{
    freopen("poj3254.in", "r", stdin);
    memset(state, 0 , sizeof(state));
    while (scanf("%d%d", &n, &m) != EOF)
    {
        long tmp;
        for (long i = 1; i <= n; i++)
        {
            a[i] = 0;
            for (long j = 1; j <= m; j++)
            {
                scanf("%d", &tmp);
                if (tmp != 1)
                {
                    a[i] = a[i] + (1 << (j - 1));
                }
            }
        }
        t = 0 ;
        long r = (1 << m) - 1;
        for (long i = 0; i <= r; i++)
        {
            if ((i & (i >> 1)) == 0)
                state[++t] = i;
        }
        
        memset(f, 0, sizeof(0));
        for (long i = 1; i <= t; i++)
        {
            if ((a[1] & state[i]) == 0) f[i][0] =  1;
        }


        long p = 0;
        long q = 1;
        for (long i = 2; i <= n; i++)
        {
            for (long j = 1; j <= t; j++)
                f[j][q] = 0;
            for (long j = 1; j <= t; j++)
            for (long k = 1; k <= t; k++)
            {
                if (((state[k] & state[j]) == 0)&&((a[i] & state[k]) == 0))
                {

                    f[k][q] = (f[k][q] + f[j][p])% 100000000;
                   // cout << state[k]<<' '<<state[j] <<' '<< f[k][q] << endl;
                }
            }
            p = p ^ 1;
            q = q ^ 1;
        //cout << endl;
        }
        long re = 0;
        for (long i = 1; i <= t; i++)
        {
            re = (re + f[i][p]) % 100000000;
        }
        cout << re <<endl;



    }
    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态 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1、2、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2ⁿ-1(n是元素个数) 示例:3个物品的选择态 000(0):都没选 001(1):选第1个 010(2):选第2个 011(3):选第1、2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 生成新态 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) & 1 → 1 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
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