[C++][SCOI2009]迷路

本文介绍了如何解决SCOI2009中的迷路问题。通过将有向图中的节点根据最大边权拆分成多个点,然后利用矩阵快速幂的方法求解从起点到终点的不同路径数。文章详细讲解了拆点的原理和代码实现,包括如何构建新的邻接矩阵并进行连边操作。

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[SCOI2009]迷路

题目描述

windy在有向图中迷路了。 该有向图有 N 个节点,windy从节点 0 出发,他必须恰好在 T 时刻到达节点 N-1。 现在给出该有向图,你能告诉windy总共有多少种不同的路径吗? 注意:windy不能在某个节点逗留,且通过某有向边的时间严格为给定的时间。

输入格式:

第一行包含两个整数,N T。 接下来有 N 行,每行一个长度为 N 的字符串。 第i行第j列为’0’表示从节点i到节点j没有边。 为’1’到’9’表示从节点i到节点j需要耗费的时间。

输出格式:

包含一个整数,可能的路径数,这个数可能很大,只需输出这个数除以2009的余数。

输入样例:

2 2
11
00

输出样例

#1:

1

输入样例:

5 30
12045
07105
47805
12024
12345

输出样例:

852

分析

(刚开始还以为老师误把图论题放到矩阵加速这一板块来了呢)
读入虽然为字符串,但我们将它转换一下,不就是一个矩阵了吗?
就以 样例一 为例,可得
( 1 1 0 0 ) \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 0\\ \end{pmatrix} (1010)
显然这是邻接矩阵,如果此矩阵中的 ( i , j ) \begin{pmatrix} i,j\end{pmatrix} (i,j) = 1 的话就表示 i 到 j 是连通的
然而,对于这种01矩阵我们发现有一个特殊的性质:我们用这个01矩阵乘自己的话,不正表示从 i 到 j 花费 T 时间的方案数吗?
首先从 ( i , j ) \begin{pmatrix} i,j\end{pmatrix} (i,j)是有 x x x 条路可走的,而从 ( j , k ) \begin{pmatrix} j,k\end{pmatrix}

### 关于 SCOI2009 WINDY 数的解法 #### 定义与问题描述 WINDY数是指对于任意两个相邻位置上的数字,它们之间的差至少为\(2\)。给定正整数区间\([L, R]\),计算该范围内有多少个WINDY数。 #### 动态规划方法解析 为了高效解决这个问题,可以采用动态规划的方法来处理。定义状态`dp[i][j]`表示长度为`i`且最高位是`j`的WINDY数的数量[^3]。 - **初始化** 对于单个数字的情况(即只有一位),显然每一位都可以单独构成一个合法的WINDY数,因此有: ```cpp dp[1][d] = 1; // d ∈ {0, 1,...,9} ``` - **状态转移方程** 当考虑多位数时,如果当前位选择了某个特定数值,则下一位的选择会受到限制——它必须满足与前一位相差不小于2的要求。具体来说就是当上一高位为`pre`时,当前位置可选范围取决于`pre`的具体取值: - 如果`pre >= 2`, 则可以选择`{0... pre-2}` - 否则只能从剩余的有效集合中选取 这样就可以通过遍历所有可能的状态来进行状态间的转换并累加结果。 - **边界条件处理** 特殊情况下需要注意的是,在实际应用过程中还需要考虑到给出区间的上下限约束。可以通过逐位比较的方式判断是否越界,并据此调整有效状态空间大小。 ```cpp // 计算不超过num的最大windy数数量 int calc(int num){ int f[15], g[15]; memset(f, 0, sizeof(f)); string s = to_string(num); n = s.size(); for (char c : s) { a[++len] = c - '0'; } // 初始化f数组 for (int i=0;i<=9;++i)f[1][i]=1; // DP过程省略... return sum; } long long solve(long long L,long long R){ return calc(R)-calc(L-1); } ``` 此代码片段展示了如何利用预处理好的`dp`表快速查询指定范围内的WINDY数总量。其中`solve()`函数用于返回闭区间\[L,R\]内符合条件的总数;而辅助函数`calc()`负责根据传入参数构建相应的状态序列并最终得出答案。
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