Mondriaan's Dream - POJ 2411 状压dp

本文探讨了著名荷兰画家皮特·蒙德里安在梦中遇到的矩形填充问题,即使用宽度为2和高度为1的小矩形填充更大矩形的不同方式数量。通过状压DP算法解决此问题,并提供了实现代码。

Mondriaan's Dream
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Description

Squares and rectangles fascinated the famous Dutch painter Piet Mondriaan. One night, after producing the drawings in his 'toilet series' (where he had to use his toilet paper to draw on, for all of his paper was filled with squares and rectangles), he dreamt of filling a large rectangle with small rectangles of width 2 and height 1 in varying ways. 

Expert as he was in this material, he saw at a glance that he'll need a computer to calculate the number of ways to fill the large rectangle whose dimensions were integer values, as well. Help him, so that his dream won't turn into a nightmare!

Input

The input contains several test cases. Each test case is made up of two integer numbers: the height h and the width w of the large rectangle. Input is terminated by h=w=0. Otherwise, 1<=h,w<=11.

Output

For each test case, output the number of different ways the given rectangle can be filled with small rectangles of size 2 times 1. Assume the given large rectangle is oriented, i.e. count symmetrical tilings multiple times.

Sample Input

1 2
1 3
1 4
2 2
2 3
2 4
2 11
4 11
0 0

Sample Output

1
0
1
2
3
5
144
51205

题意:就是用1*2的方格组成1个row*col的矩形,问你有多少种组合方式。

思路:状压dp。dp[i][S]表示当i-1行满的时候,第i行以S状态可以有多少种,0表示空,1表示竖着的,11表示横着的。如果i-1行的S状态的某一列是0,那么i这一行,对应的那列必为1。如果i-1行的S状态的某一列是1,那么i这一行,对应的那列可以为0。同时,如果上一行有两个连续的1,这一行也可以有两个连续的1。

AC代码如下:

#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
long long dp[15][2500],ans[15][15];
int row,col;
void init(int S,int len)
{ if(len==col)
  { dp[0][S]++;
    return;
  }
  if(len<col)
   init(S<<1,len+1);
  if(len+1<col)
   init((S<<2)+3,len+2);
}
void dfs(int a,int S1,int S2,int len)
{ if(len==col)
  { dp[a][S1]+=dp[a-1][S2];
    return;
  }
  if(len<col)
  { dfs(a,S1<<1,(S2<<1)+1,len+1);
    dfs(a,(S1<<1)+1,S2<<1,len+1);
  }
  if(len+1<col)
   dfs(a,(S1<<2)+3,(S2<<2)+3,len+2);
}
int main()
{ int i,j,k,temp;
  while(~scanf("%d%d",&row,&col) && row)
  { if(ans[row][col]>0)
    { printf("%I64d\n",ans[row][col]);
      continue;
    }
    if((row*col)&1)
    { printf("0\n");
      continue;
    }
    memset(dp,0,sizeof(dp));
    init(0,0);
    for(i=1;i<row;i++)
     dfs(i,0,0,0);
    ans[row][col]=ans[col][row]=dp[row-1][(1<<col)-1];
    printf("%I64d\n",ans[row][col]);
  }
}





六、DP的优化技巧 6.1 预处理合法态 很多问题中,大部分态是不合法的,可以预先筛选: cpp vector valid_states; for (int state = 0; state < (1 << n); ++state) { if (check(state)) { // 检查state是否合法 valid_states.push_back(state); } } 6.2 滚动数组优化 当态只依赖前一个阶段时,可以节省空间: cpp vector<vector> dp(2, vector(size)); // 只保留当前和上一个态 int now = 0, prev = 1; for (int i = 1; i <= n; ++i) { swap(now, prev); for (auto& state : valid_states) { dp[now][state] = 0; // 清空当前态 // 态转移… } } 6.3 记忆化搜索实现 有时递归形式更直观: cpp int memo[1<<20][20]; // 记忆化数组 int dfs(int state, int u) { if (memo[state][u] != -1) return memo[state][u]; // 递归处理… return memo[state][u] = res; } 七、常见问题与调试技巧 7.1 常见错误 位运算优先级:总是加括号,如(state & (1 << i)) 数组越界:态数是2ⁿ,不是n 初始态设置错误:比如TSP中dp[1][0] = 0 边界条件处理不当:如全选态是(1<<n)-1,不是1<<n 7.2 调试建议 打印中间态:将二进制态转换为可视化的形式 cpp void printState(int state, int n) { for (int i = n-1; i >= 0; --i) cout << ((state >> i) & 1); cout << endl; } 从小规模测试用例开始(如n=3,4) 使用assert检查关键假设 八、学习路线建议 初级阶段: 练习基本位操作 解决简单问题(如LeetCode 464、526题) 中级阶段: 掌握经典模型(TSP、棋盘覆盖) 学习优化技巧(预处理、滚动数组) 高级阶段: 处理高维(如需要同时缩多个态) 结合其他算法(如BFS、双指针) 九、实战练习题目推荐 入门题: LeetCode 78. Subsets(理解态表示) LeetCode 464. Can I Win(简单DP) 中等题: LeetCode 526. Beautiful Arrangement LeetCode 691. Stickers to Spell Word 经典题: POJ 2411. Mondriaan’s Dream(棋盘覆盖) HDU 3001. Travelling(三进制) 挑战题: Codeforces 8C. Looking for Order Topcoder SRM 556 Div1 1000. LeftRightDigitsGame2 记住,掌握DP的关键在于: 彻底理解二进制态表示 熟练运用位运算 通过大量练习培养直觉 希望这份超详细的教程能帮助你彻底掌握DP!如果还有任何不明白的地方,可以针对具体问题继续深入探讨。 请帮我转成markdown语法输出,谢谢
08-13
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