P1879 [USACO06NOV]Corn Fields G (状压dp)

P1879 [USACO06NOV]Corn Fields G

洛谷链接

题目描述
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.

农场主John新买了一块长方形的新牧场,这块牧场被划分成M行N列(1 ≤ M ≤ 12; 1 ≤ N ≤ 12),每一格都是一块正方形的土地。John打算在牧场上的某几格里种上美味的草,供他的奶牛们享用。

遗憾的是,有些土地相当贫瘠,不能用来种草。并且,奶牛们喜欢独占一块草地的感觉,于是John不会选择两块相邻的土地,也就是说,没有哪两块草地有公共边。

John想知道,如果不考虑草地的总块数,那么,一共有多少种种植方案可供他选择?(当然,把新牧场完全荒废也是一种方案)

输入格式
第一行:两个整数M和N,用空格隔开。

第2到第M+1行:每行包含N个用空格隔开的整数,描述了每块土地的状态。第i+1行描述了第i行的土地,所有整数均为0或1,是1的话,表示这块土地足够肥沃,0则表示这块土地不适合种草。

输出格式
一个整数,即牧场分配总方案数除以100,000,000的余数。

输入输出样例
输入 #1
2 3
1 1 1
0 1 0
输出 #1
9

Solution

棋盘类状压dp

把每一行的摆放方法转化成一个二进制数

首先, 也是最关键的一步: 先把一行中不可行的状态(此处为相邻)预处理,可以节省枚举的大量花费

然后在考虑不同行之间的状态转移,以合法的方式转移
(此处的约束条件是相邻,所以当前行受上一行的影响)

令dp[i][j]为第i行状态为j的方案总数。

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int SZ = 4097;
const int MOD = 1e8;
int n,m,N,temp;
int dp[13][SZ],line[SZ],can[SZ];
int mp[13][13];

int main()
{
	scanf("%d%d",&m,&n);
	N = (1 << n) - 1;   
	for(int i = 1;i <= m;i ++ )
		for(int j = 1;j <= n;j ++ )
			scanf("%d",&mp[i][j]);
	for(int i = 1;i <= m;i ++ )//记录同一行的合法状态 
		for(int j = 1;j <= n;j ++ )
			line[i] = (line[i] << 1) + (mp[i][j]?0:1); //line 记录的是当前行不能放的位置 1表示不能放 0表示能放 
	temp = 0;
	for(int i = 0;i <= N;i ++ )
	{
		if(i & (i >> 1)) continue;
		can[++ temp] = i; //行的可行状态,保证同行的不相邻 
	}
	int now;
	for(int i = 1;i <= temp;i ++ )
	{
		now = can[i];
		if(can[i] & line[1]) continue;//第一行初始化  不能放的位置直接跳过 
		dp[1][i] = 1;
	}
	int last;
	for(int i = 2;i <= m;i ++ )   
	{
		for(int j = 1;j <= temp;j ++ )
		{
			last = can[j];//上一行  (当前行的状态由上一行所有可行状态转移到当前可行状态) 
			if(last & line[i - 1]) continue; //上一行不可行 
			for(int k = 1;k <= temp;k ++ )
			{
				now = can[k];
				if(now & line[i]) continue;//当前行不可行 
				if(now & last) continue;//当前行与上一行冲突 
				dp[i][k] += dp[i - 1][j];
				dp[i][k] %= MOD; 
			}
		}
	}
	int ans = 0;
	for(int i = 1;i <= temp;i ++ )
	ans = (ans + dp[m][i]) % MOD;//ans = Σdp[m][i] 
	printf("%d\n",ans);
	return 0; 
} 
 

2020.4.7

### 回答1: p109 [noip2004 提高组] 合并果子: 这道题目是一道经典的贪心算法题目,题目大意是给定n个果子,每个果子的重量为wi,现在需要将这n个果子合并成一个果子,每次合并需要消耗的代价为合并的两个果子的重量之和,求最小的代价。 我们可以使用贪心算法来解决这个问题,每次选择两个最小的果子进行合并,然后将合并后的果子的重量加入到集合中,重复这个过程直到只剩下一个果子为止。 这个算法的正确性可以通过反证法来证明,假设存在一种更优的合并方案,那么这个方案一定会在某一步将两个比当前选择的两个更小的果子进行合并,这样就会得到一个更小的代价,与当前选择的方案矛盾。 usaco06nov fence repair: 这道题目是一道经典的贪心算法题目,题目大意是给定n个木板,每个木板的长度为li,现在需要将这n个木板拼接成一块长度为L的木板,每次拼接需要消耗的代价为拼接的两个木板的长度之和,求最小的代价。 我们可以使用贪心算法来解决这个问题,每次选择两个最小的木板进行拼接,然后将拼接后的木板的长度加入到集合中,重复这个过程直到只剩下一个木板为止。 这个算法的正确性可以通过反证法来证明,假设存在一种更优的拼接方案,那么这个方案一定会在某一步将两个比当前选择的两个更小的木板进行拼接,这样就会得到一个更小的代价,与当前选择的方案矛盾。 ### 回答2: 题目描述: 有n个果子需要合并,合并任意两个果子需要的代价为这两个果子的重量之和。现在有一台合并机器,可以将两个果子合并成一堆并计算代价。问将n个果子合并成一堆的最小代价。 这个问题可以用贪心算法来解决,我们可以使用一个最小堆来存储所有果子的重量。每次从最小堆中取出两个最小的果子,将它们合并成为一堆,并将代价加入答案中,将新堆的重量加入最小堆中。重复以上步骤,直到最小堆中只剩下一堆为止。这样得到的代价就是最小的。 证明如下: 假设最小堆中的果子按照重量从小到大依次为a1, a2, ..., an。我们按照贪心策略,每次都将重量最小的两个果子合并成为一堆,设合并的过程为b1, b2, ..., bn-1。因此,可以发现,序列b1, b2, ..., bn-1必然是一个前缀和为a1, a2, ..., an的 Huffman 树变形。根据哈夫曼树的定义,这个树必然是最优的,能够得到的代价最小。 因此,使用贪心策略得到的答案必然是最优的,而且时间复杂度为O(n log n)。 对于[usaco06nov] fence repair g这道题,其实也可以用相同的思路来解决。将所有木板的长度存储在一个最小堆中,每次取出最小的两个木板长度进行合并,代价即为这两个木板的长度之和,并将合并后木板的长度加入最小堆中。重复以上步骤,直到最小堆中只剩下一块木板。得到的代价就是最小的。 因此,贪心算法是解决这类问题的一种高效、简单但有效的方法,可以应用于很多有贪心性质的问题中。 ### 回答3: 这两个题目都需要对操作进行模拟。 首先是合并果子。这个题目先将所有果子放进一个优先队列中。每次取出来两个果子进行合并,直到只剩下一个果子即为答案。合并的代价为两个果子重量之和。每次合并完之后再将新的果子放入优先队列中,重复上述过程即可。 再来看fence repair。这个题目需要用到贪心和并查集的思想。首先将所有板子的长度放入一个最小堆中,每次取出堆顶元素即为最短的板子,将其与其相邻的板子进行合并,合并的长度为这两块板子的长度之和。操作完之后再将新的板子长度放入最小堆中,重复上述过程直到只剩下一块板子。 关于合并操作,可以使用并查集来实现。维护每个板子所在的集合,每次操作时合并两个集合即可。 最后,需要注意的是题目中给出的整数都很大,需要使用long long来存储避免溢出。
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