洛谷-P2622 关灯问题II(BFS+状压)

P2622 关灯问题II

题目描述

现有n盏灯,以及m个按钮。每个按钮可以同时控制这n盏灯——按下了第i个按钮,对于所有的灯都有一个效果。按下i按钮对于第j盏灯,是下面3中效果之一:如果a[i][j]为1,那么当这盏灯开了的时候,把它关上,否则不管;如果为-1的话,如果这盏灯是关的,那么把它打开,否则也不管;如果是0,无论这灯是否开,都不管。

现在这些灯都是开的,给出所有开关对所有灯的控制效果,求问最少要按几下按钮才能全部关掉。

输入输出格式

输入格式:
前两行两个数,n m

接下来m行,每行n个数,a[i][j]表示第i个开关对第j个灯的效果。

输出格式:
一个整数,表示最少按按钮次数。如果没有任何办法使其全部关闭,输出-1

输入输出样例
输入样例#1:

3
2
1 0 1
-1 1 0

输出样例#1:

2

bfs+状压

一些位运算说明:
n=n<<1:n=2*n
n=n>>1:n=n/2
(1<<j)&n:判断二进制下第j位是0还是1
n=n^(1<<j):n对应二进制下第j位取反
n=n|(1<<j):n对应二进制下第j位变为1
广搜遍历所有状态,这些灯一共有1<<n种状态,每种状态用一个十进制数保存,比如3盏灯,状态是100,对应十进制下是4,所以这里的十进制数是一个状态。当最后状态为0时,就表示所有灯都熄灭了,初始状态是(1<<n)-1,二进制下对应的1111…1表示所有灯处于打开状态。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;
const int MAXN = 3000;
struct Node
{
    int steps; //步数
    int dp;    //目前的状态
    Node(int s, int d) : steps(s), dp(d) {}
};
int n, m; //n盏灯,m个开关
int mp[MAXN][MAXN];
bool vis[MAXN]; //标记被访问过的状态
void bfs(int num)
{
    queue<Node> que;
    que.push(Node(0, num));
    while (!que.empty())
    {
        Node u = que.front();
        que.pop();
        int pre = u.dp;             //取出当前状态,表示所有灯目前的状态,比如010,关开关
        for (int i = 0; i < m; i++) //遍历每个开关
        {
            int fw = pre;
            for (int j = 0; j < n; j++)
            {
                if (mp[i][j] == 1) //开关是关
                {
                    if (1 << j & fw) //当前第j个灯是开还是关,1表示开
                    {
                        fw = fw ^ (1 << j); //把该位变为0
                    }
                }
                else if (mp[i][j] == -1) //开关是开
                {
                    fw = fw | (1 << j); //把该位变为1
                }
            }
            if (vis[fw]) //如果该状态被访问过,不再加入队列
                continue;
            if (fw == 0) //表示所有灯都关掉了
            {
                vis[0] = true;
                cout << u.steps + 1 << endl;
            }
            vis[fw] = true;
            que.push(Node(u.steps + 1, fw));
        }
    }
}
int main()
{
    //freopen("test.txt","r",stdin);
    cin >> n >> m;
    int num = (1 << n) - 1; //表示灯初始状态,全部打开
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        for (int j = 0; j < n; j++)
        {
            cin >> mp[i][j]; //设置开关
        }
    }
    bfs(num);
    if (vis[0] == false)
        cout << -1 << endl;
    return 0;
}

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