SCOI05互不侵犯King题解

本题介绍如何在N×N的棋盘上放置K个国王,使得他们互不攻击。通过状压动态规划(DP)方法,避免搜索导致的超时,预先处理合法状态并进行状态转移。题目给出详细阶段划分、状态定义、转移方程以及初始化步骤,最后分析了时间复杂度和空间复杂度。
  • 题目描述 Description
    在N×N的棋盘里面放K个国王,使他们互不攻击,共有多少种摆放方案。国王能攻击到它上下左右,以及左上左下右上右下八个方向上附近的各一个格子,共8个格子。

  • 输入描述 Input Description
    只有一行,包含两个数N,K ( 1 <=N <=9, 0 <= K <= N * N)

  • 输出描述 Output Description
    方案数。

  • 样例输入 Sample Input
    3 2

  • 样例输出 Sample Output
    16

  • 数据范围及提示 Data Size & Hint
    1 <=N <=9, 0 <= K <= N * N

  • 题解
    本题看起来和八皇后很类似,但实际上用搜索会T掉,正确的解法是状压dp。
    阶段:用行来划分阶段,每一行n个位置放国王记为1,不放记为0,一行用一个longlong进行状态压缩,每行状态数不会超过2n1。如此划分阶段,转移时即可只考虑上一行和这一行。
    然后可以预处理出所有合法的状态:
    先对每一行,从小到大枚举状态i,若i and (i shr 1)为0则说明状态i没有出现国王在一行中相邻的情况,i合法,记录之,并记下i对应的国王数cnt[i]
    再对相邻的两行,从小到大枚举状态i,j,若i和j均合法则判断[i and j],[i and (j shr 1)], [j and (i shr 1)],若三者均为0说明状态i和j没有出现国王在列上相邻或在对角线上相邻的情况,合法,记录之。
    状态:记f[p][k][i]为前p行共放了k个国王且第p行的状态为i的方案数。
    转移:枚举行数p(从2开始),上一行的状态i和这一行的状态j,若i合法、j合法且i和j的组合合法,枚举决策k,k表示前i行放的国王数,f[p][k+cnt

### 关于SCOI2005 互不侵犯问题的DFS解法 对于SCOI2005 互不侵犯这一问题,采用深度优先搜索(DFS)的方法同样能够解决问题。这种方法通过尝试每一种可能的情况来寻找满足条件的结果。 #### DFS解题思路 在解决此问题时,DFS算法会逐行放置国王,并确保任何两个国王之间不会互相攻击。具体来说: - 使用二进制数表示每一行的态,其中`1`代表当前位置已放置国王,`0`则为空白。 - 对于每一个新的行,在所有未被先前行中的国王威胁的位置上尝试放置新国王。 - 如果当前行的所有列都遍历完毕,则回溯至上一行继续探索其他可能性。 - 当成功放置了指定数量的国王后,计数器加一;如果某次递归达到了最后一行且仍未完成目标,则返回并调整之前的决策。 为了提高效率,还需要提前计算出哪些态是合法的——即不存在连续两位都是`1`的态,这可以通过简单的枚举实现[^4]。 #### Python代码实现 下面是一个基于上述逻辑编写的Python程序片段用于求解该问题: ```python def dfs(row, col_mask, left_diag, right_diag): global n, k, ans if row == n: if sum(bin(col)[2:].count('1') for col in cols) == k: ans += 1 return for i in range(1 << n): if bin(i).count('1') + sum(cols[:row]) > k: continue ok = ((~col_mask & ~left_diag & ~right_diag & (i)) == i) if not ok or '11' in bin(i): continue new_col_mask = col_mask | i new_left_diag = (left_diag | i) << 1 new_right_diag = (right_diag | i) >> 1 dfs(row + 1, new_col_mask, new_left_diag, new_right_diag) n, k = map(int, input().split()) cols = [0]*n ans = 0 dfs(0, 0, 0, 0) print(ans) ``` 这段代码定义了一个名为`dfs()`函数来进行深度优先搜索,它接收四个参数分别表示当前处理的是哪一行(`row`)、当前列上的占用情况(`col_mask`)、左斜线方向上的占用情况(`left_diag`)以及右斜线方向上的占用情况(`right_diag`)。全局变量`n`, `k`用来保存棋盘大小和要放置的国王数目,而`ans`则是最终答案的数量。
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