【Goodbye2015】Codeforces 611C New Year and Domino【思维】

本篇介绍了一个关于在指定矩形区域内计数多米诺骨牌不同放置方式的问题,通过预处理二维前缀和来高效解答多次查询。

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C. New Year and Domino
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input
standard input
output
standard output

They say "years are like dominoes, tumbling one after the other". But would a year fit into a grid? I don't think so.

Limak is a little polar bear who loves to play. He has recently got a rectangular grid with h rows and w columns. Each cell is a square, either empty (denoted by '.') or forbidden (denoted by '#'). Rows are numbered 1 through h from top to bottom. Columns are numbered 1 through w from left to right.

Also, Limak has a single domino. He wants to put it somewhere in a grid. A domino will occupy exactly two adjacent cells, located either in one row or in one column. Both adjacent cells must be empty and must be inside a grid.

Limak needs more fun and thus he is going to consider some queries. In each query he chooses some rectangle and wonders, how many way are there to put a single domino inside of the chosen rectangle?

Input

The first line of the input contains two integers h and w (1 ≤ h, w ≤ 500) – the number of rows and the number of columns, respectively.

The next h lines describe a grid. Each line contains a string of the length w. Each character is either '.' or '#' — denoting an empty or forbidden cell, respectively.

The next line contains a single integer q (1 ≤ q ≤ 100 000) — the number of queries.

Each of the next q lines contains four integers r1i, c1i, r2i, c2i (1 ≤ r1i ≤ r2i ≤ h, 1 ≤ c1i ≤ c2i ≤ w) — the i-th query. Numbers r1i and c1i denote the row and the column (respectively) of the upper left cell of the rectangle. Numbers r2i and c2i denote the row and the column (respectively) of the bottom right cell of the rectangle.

Output

Print q integers, i-th should be equal to the number of ways to put a single domino inside the i-th rectangle.

Examples
Input
5 8
....#..#
.#......
##.#....
##..#.##
........
4
1 1 2 3
4 1 4 1
1 2 4 5
2 5 5 8
Output
4
0
10
15
Input
7 39
.......................................
.###..###..#..###.....###..###..#..###.
...#..#.#..#..#.........#..#.#..#..#...
.###..#.#..#..###.....###..#.#..#..###.
.#....#.#..#....#.....#....#.#..#..#.#.
.###..###..#..###.....###..###..#..###.
.......................................
6
1 1 3 20
2 10 6 30
2 10 7 30
2 2 7 7
1 7 7 7
1 8 7 8
Output
53
89
120
23
0
2
Note

A red frame below corresponds to the first query of the first sample. A domino can be placed in 4 possible ways.

题目大意:

给你一个N*M的图,其中有两个相邻的“.”,就可以放置这个多股诺骨牌。

一共Q个询问,每个询问给出一个子矩阵,问你这个子矩阵中有多少种摆放的方式。


思路:


1、直接维护一个区间的和可能相对较为麻烦一些,我们不妨将问题分割成两部分:
①横着放。

②竖着放。


2、那么对于两个子问题,我们分别维护两个二维前缀和:

sum【i】【j】表示第i行,从位子1到位子j横着放置的方案数。

sum2【i】【j】表示第j列,从位子1到位子i竖着放置的方案数。

那么对于查询,我们枚举每一行进行加和,再枚举每一列进行加和。

时间复杂度O((n+m)*q);


Ac代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
using namespace std;
char a[505][505];
int sum2[505][505];
int sum[505][505];
int n,m;
void init()
{
    memset(sum,0,sizeof(sum));
    memset(sum2,0,sizeof(sum2));
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        for(int j=1;j<=m;j++)
        {
            if(j==1)sum[i][j]=0;
            else
            {
                int tmp;
                if(a[i][j]=='.'&&a[i][j-1]=='.')tmp=1;
                else tmp=0;
                sum[i][j]=sum[i][j-1]+tmp;
            }
        }
    }
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        for(int j=1;j<=n;j++)
        {
            if(j==1)sum2[j][i]=0;
            else
            {
                int tmp;
                if(a[j][i]=='.'&&a[j-1][i]=='.')tmp=1;
                else tmp=0;
                sum2[j][i]=sum2[j-1][i]+tmp;
            }
        }
    }
}
int main()
{
    while(~scanf("%d%d",&n,&m))
    {
        for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%s",a[i]+1);
        init();
        int q;
        scanf("%d",&q);
        while(q--)
        {
            int x1,y1,x2,y2;
            scanf("%d%d%d%d",&x1,&y1,&x2,&y2);
            int output=0;
            for(int i=x1;i<=x2;i++)output+=sum[i][y2]-sum[i][y1];
            for(int i=y1;i<=y2;i++)output+=sum2[x2][i]-sum2[x1][i];
            printf("%d\n",output);
        }
    }
}






### 解题思路 #### 问题描述 Codeforces 1678C - Tokitsukaze and Strange Inequality 是一道关于排列组合与前缀和的应用问题。给定一个长度为 \( n \) 的排列数组 \( p \),需要统计满足条件 \( a < b < c < d \) 并且 \( p_a < p_c \) 同时 \( p_b > p_d \) 的四元组数量。 --- #### 核心思想 由于数据规模较小 (\( n \leq 5000 \)),可以直接通过枚举的方式解决问题。为了降低时间复杂度,引入 **前缀和** 技术来加速计算过程[^3]。 具体来说: - 枚举变量 \( a \) 和 \( c \),固定它们之后,目标是快速找到符合条件的 \( b \) 和 \( d \)。 - 使用预处理好的前缀和数组 `num` 来高效查询某个范围内满足特定关系的数量。 - 定义辅助数组 `sum` 表示对于固定的区间范围内的某些约束条件下的累积计数结果。 --- #### 实现细节 ##### 步骤一:构建前缀和数组 `num` 定义二维数组 `num[i][j]`,其中 `num[i][j]` 表示在序列的前 \( i \) 项中,有多少个元素大于 \( j \)。 该数组可以通过如下方式初始化: ```python n = len(p) max_val = max(p) # 初始化 num 数组 num = [[0] * (max_val + 2) for _ in range(n + 1)] for i in range(1, n + 1): for j in range(max_val + 1, -1, -1): # 反向遍历以保持正确性 if p[i - 1] > j: num[i][j] = num[i - 1][j] + 1 else: num[i][j] = num[i - 1][j] ``` 上述代码的时间复杂度为 \( O(n \cdot m) \),其中 \( m \) 是数组中的最大值。 --- ##### 步骤二:定义并填充辅助数组 `sum` 定义另一个二维数组 `sum[i][j]`,它表示当 \( a=i \), \( c=j \) 时,在区间 \([a+1, c-1]\) 中满足 \( p[b] > p[d] \) 的总贡献次数。 利用动态规划的思想逐步更新此数组: ```python sum_ = [[0] * (n + 1) for _ in range(n + 1)] bucket = [0] * (max_val + 1) for l in range(n - 1, 0, -1): bucket[p[l]] += 1 for r in range(l + 2, n + 1): sum_[l][r] = sum_[l][r - 1] + (num[r - 1][p[r - 1]] - num[l][p[r - 1]]) ``` 这里的关键在于如何有效累加当前区间的合法贡献,并借助之前已经计算的结果减少重复运算。 --- ##### 步骤三:枚举所有可能的 \( a \) 和 \( c \) 最后一步是对所有的 \( a \) 和 \( c \) 进行双重循环,并将对应位置上的 `sum[a][c]` 加入最终答案中: ```python result = 0 for a in range(1, n - 2): for c in range(a + 2, n): result += sum_[a][c] print(result) ``` 整个算法的核心部分即完成以上三个阶段的操作即可实现高效的解决方案。 --- ### 总结 本题主要考察的是对多重嵌套结构的有效简化以及合理运用前缀和技巧的能力。通过巧妙设计的数据结构能够显著提升程序运行效率至可接受水平。
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