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  • EOJ 1029 走道铺砖

    http://acm.cs.ecnu.edu.cn/problem.php?problemid=1029

    poj 2411 http://poj.org/problem?id=2411

    这个题目类属于状态压缩DP,对于状态压缩DP,其实最简单的理解就是把状态用比特位的形式表示出来,我们会在下面用例子来说明。

    假如现在我们在铺砖 位置(i, j), 并且假设之前的位置已经铺设好的了,在这个位置,我们的选择:

    1. 不用铺砖了,可能在(i-1, j)的时刻已经被竖着铺上了,然后考虑的是(i, j+1)

    2. 横铺砖,将(i, j+1)也铺上了,然后考虑的是(i, j+2)

    3. 竖着铺砖,(将i,j)和(i+1,j)铺上一个竖立的转头。

    所以我们如下翻译我们的选择,在位置(i, j) 如果我们选择横着贴砖,那么将(i, j), (i, j+1)都填写成1, 如果竖着贴砖,我们将(i,j)填写成0, 将(i+1, j)填写成1.

    为什么要这么计数呢,我觉得应该这样理解:

    1. 在横着贴砖的时候,(i, j), (i, j+1) 都是1,这个值其实对下一行如何选择没有影响。

    2. 竖着贴砖的第二个,我们也选择了1, 因为这个砖头结束了,对下一行如何选择依然没有影响。

    3. 而竖着的第一个砖头,这个砖头是对下面有影响的,如果(i,j)是0,那么(i+1, j)只有是1的情况下才能满足条件。

    (这涉及到接下来的 状态兼容性问题)

    对于竖着贴砖为什么这样选择,这样选择的一个好处是,我们在处理最后一行的时候,可以保证最后一行都是1, 因为最后一行绝对不能成为 竖砖开始,所以很容易取得最后的解。

    好了,我们把这样理解的方案画成图:

    如果我们将每一行都理解成一个二进制数字,那么

    Row1 = 51,  Row2 = 15, Row3 = 48, Row4 = 63, Row5 = 51, Row6 = 63.

    最后转头铺满的状态,一定是最后一行全是1。

    我们用DP(i,j) 表示如下含义: 当第i行,达到状态j的时候,所能采取的方案数目。 所以明显我们的最后目的是求 DP(N, 2^(M-1)-1);

    我们再来简单的分析一下为什么问题可以满足动态规划, 加入现在分析的对象是 DP(i,j), 那么这一行有多少种铺设办法是和上一行相关的,

    如果上一行的某个状态DP(i-1,k) 可以达到 DP(i, j) 我们认为这两个状态是兼容的,如果DP(i-1,k)和DP(i, j)兼容并且 DP(i-1, k)有S中铺设方案,那么DP(i, j)就可以从DP(i-1, k)

    这条路径中获得S个方案。 当然这里k的取值可以是 0 ~~~~ 2^(M-1) -1种取值。

    现在我们来理解一下,什么叫做 j, k 兼容。

    其实我们在上面已经基本给出分析, 如果我们现在铺设 (i,x) x这里表示第i行,第x列

    1. 如果值 i  行,j 在x位上的值是0, 那么第 i-1行,j的值在x位上一定是1。因为不可能在同一列相邻的位置铺两个竖着的 第一个,如果满足下一步测试的是(i, x+1), 否则直接返回不兼容。

    2. 如果值 i  行,j在x位置的值是1 .

    {

                那么有可能有两种情况:

                1. (i-1, x)是0, 这个时候一定是竖着铺设了,下一步检测的是(i, x + 1)

                

                2.  (i-1, x) 是1, 如果是这样的话,那么(i, x)一定是要选择横着铺了,那么(i,x+1)也一定是1,并且(i-1, x + 1)一定是1(如果是0,就是竖着铺了),如果不满足就返回不兼容,满足条件 就测试(i, x + 2)

                   

    }

    对于第一行的兼容性,我们要做一下特别的分析,在第一行中,要么放0, 要么放1。

    加入当前测试的是 DP(0, j)的第 x的比特位,即第0行,x列

    1. 如果x是1,那么 x + 1 也一定是1,然后测试到 x + 2

    2. 如果x是0, 那么直接测试下一个 x + 1

    补充说明一点,当测试循环中,我们有时候必须要移动 1 位,有时候移动2位,当需要移动2位并且 x == M - 1(M列数)的时候,说明已经不可能兼容了。

     1 #include <cstdio>
     2 #include <iostream>
     3 #include <string>
     4 #include <cstring>
     5 #include <algorithm>
     6 #include <cmath>
     7 using namespace std;
     8 
     9 #define MAX_ROW 11
    10 #define MAX_STATUS 2048
    11 long long dp[MAX_ROW][MAX_STATUS];
    12 int g_width, g_height;
    13 
    14 bool TestFirstLine(int nStatus)
    15 {
    16     int i = 0;
    17     while (i < g_width)
    18     {
    19         if (nStatus & (0x1 << i))
    20         {
    21             if (i == g_width - 1 || (nStatus & (0x1 << (i + 1))) == 0)
    22                 return false;
    23             i += 2;
    24         }
    25         else
    26             i++;
    27     }
    28     return true;
    29 }
    30 
    31 bool CompatablityTest(int nStatusA, int nStatusB)
    32 {
    33     int i = 0;
    34     while (i < g_width)
    35     {
    36         if ((nStatusA & (0x1 << i)) == 0)
    37         {
    38             if ((nStatusB & (0x1 << i)) == 0)
    39                 return false;
    40             i++;
    41         }
    42         else
    43         {
    44             if ((nStatusB & (0x1 << i)) == 0)
    45                 i++;
    46             else if ((i == g_width - 1) || !((nStatusA & (0x1 << (i + 1))) && (nStatusB & (0x1 << (i + 1)))))
    47                 return false;
    48             else
    49                 i += 2;
    50         }
    51     }
    52     return true;
    53 }
    54 
    55 int main()
    56 {
    57     while (scanf("%d%d", &g_height, &g_width) != EOF)
    58     {
    59         if (g_width == 0 && g_height == 0)
    60             break;
    61         if (g_width > g_height)
    62         {
    63             int tmp = g_height;
    64             g_height = g_width;
    65             g_width = tmp;
    66         }
    67         int nAllStatus = 2 << (g_width - 1);
    68         memset(dp, 0, sizeof(dp));
    69         for (int i = 0; i < nAllStatus; i++)
    70             if (TestFirstLine(i))
    71                 dp[0][i] = 1;
    72         for (int i = 1; i < g_height; i++)
    73             for (int j = 0; j < nAllStatus; j++)
    74                 for (int k = 0; k < nAllStatus; k++)
    75                     if (CompatablityTest(j, k))
    76                         dp[i][j] += dp[i - 1][k];
    77         printf("%lld
    ", dp[g_height - 1][nAllStatus - 1]);
    78     }
    79     return 0;
    80 }
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