算法题20 在1到n中选取若干个数,要求如果选了x就不能选2x和3x,问共有多少种选择方案?

本文探讨了一个关于在特定规律填充的矩阵中选取不相邻元素的经典动态规划问题,并给出了解决思路与实例。此外还提到了一种扩展场景,即在指定不可选元素的情况下求解方案数量。

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例如,n=3时答案为5,这5种选法分别为{}, {1}, {2}, {3}, {2,3}。

解析:

把数字1放在方阵最左下角,然后不断在一个数的右边填上它的两倍,在其上方填上它的三倍。问题就等价地转化为,在方阵中选取若干个格子使得任意两个不相邻,求有多少种选取方案。这是一个经典的带状态压缩的动态规划问题。另外,遇到尚未出现过的数(即除2和3以外的素数)就再开一张新的表,然后用乘法原理把它们各自对应的方案数乘起来就是了。

例如当n=20时,最终答案就等于下面这7张表各自所对应的选取方案数的乘积。

 

 

这题也许还有组合数学方法,但下面这个加强版估计就只能这样做了:如果再给定一些不能选的数,则又有多少种选择方案?

 

这道题可以用 Dijkstra 算法来求解。首先需要用邻接矩阵来表示图,然后用 Dijkstra 算法求出从快递站出发到各个地点的最短路径长度路径。 以下是 C 语言代码实现: ```c #include <stdio.h> #include <limits.h> #define MAX_N 1010 int n, m; int graph[MAX_N][MAX_N]; int dist[MAX_N]; int visited[MAX_N]; int path[MAX_N]; void dijkstra(int start) { // 初始化距离数组路径数组 for (int i = 1; i <= n; i++) { dist[i] = INT_MAX; path[i] = -1; } dist[start] = 0; // 循环 n 次,每次选取一个未访过的距离最小的节点 for (int i = 1; i <= n; i++) { int min_dist = INT_MAX; int u = -1; for (int j = 1; j <= n; j++) { if (!visited[j] && dist[j] < min_dist) { min_dist = dist[j]; u = j; } } if (u == -1) break; visited[u] = 1; // 更新与 u 相邻的节点的距离 for (int v = 1; v <= n; v++) { if (!visited[v] && graph[u][v] != -1 && dist[u] + graph[u][v] < dist[v]) { dist[v] = dist[u] + graph[u][v]; path[v] = u; } } } } int main() { scanf("%d%d", &n, &m); // 初始化邻接矩阵 for (int i = 1; i <= n; i++) { for (int j = 1; j <= n; j++) { graph[i][j] = -1; } } // 读入道路信息并更新邻接矩阵 for (int i = 0; i < m; i++) { int x, y, z; scanf("%d,%d,%d", &x, &y, &z); graph[x][y] = graph[y][x] = z; } dijkstra(1); // 输出路径 int cur = n; int cnt = 0; while (cur != -1) { path[cnt++] = cur; cur = path[cur]; } for (int i = cnt - 1; i >= 0; i--) { printf("%d ", path[i]); } printf("\n%d\n", dist[n]); return 0; } ``` 输入示例: ``` 6 9 1,2,7 1,3,9 1,6,14 2,3,10 2,4,15 3,4,11 3,6,2 4,5,6 5,6,9 ``` 输出示例: ``` 1 3 6 5 4 2 1 35 ```
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