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  • 电路布线

    目录
    1、问题
    2、详细说明
    3、代码块

    问题
    在一块电路板的上下两端分别有n个接线柱。根据电路设计,要求用导线 (i,π(i))将上端接线柱 i 与下端接线柱 π(i) 相连,
    如图,其中 π(i),1<=i<=n,是(1,2……,n)的一个排列。导线(i,π(i))称为该电路板上的第i条连线。对于任何 1<=i<s<=n,第i条连线和第s条连线相交的充分且必要条件是 π(i) > π(s)。
    ps:注意 π(pi) 和 n,不是小写的n别看错了

    问:在制作电路板时,要求将这n条线分布到若干个绝缘层上,在同一层上的连线不能相交。电路布线问题要确定将哪些连线安排在第一层上,使得该层上有尽可能多的连线。

    详细说明
    首先 上下各有 n 个接线柱,用 a[i] 数组表示 与 上接线柱  相连线的 下接线柱,再用 set[i][j] 表示上接线柱 i 与下接线柱 j  相连线的 左边(包括 i ,j 连线)的最大不相交连线的个数。
    ps(这里的 j ,i  和上面问题中说的不是一个东西,这里的 i指的是上接线柱,j指的是下接线柱)

    1、公式如下:      

                    如果   j  !=   a[i]    则   max(  set[i-1][j],set[i][j-1]  )
    set[i,j] =
                   
    如果   j ==   a[i]   则   set[i-1][j-1] + 1   

           循环遍历   i 和  j  ,具体使用  i   X   j  的嵌套循环,其实就是每一个上接线柱和每一个下接线柱做一次匹配,这样就可以得出结果,set[n][n]即我们想要的结果。最后通过回溯把结果输出出来
                   
    ==> j == a[i],表示当上图中的某个上下接线柱相连时,这时这两个点不会在和其他的接线柱相连,
                                          这时在 (i ,j) 处的最大不相交连线的个数就应该是就是 第  i-1个上接线柱 和第 j-1个下接线柱时的 最大不相交连线的个数 + 1。这个+1很重要
                  ==>  j  != a[i],表示当上图中的某个上下接线柱相连时,这时 i 点和 非 j 点相连, j 点和 非 i 点相连,
                                          这时在( i ,j) 处的最大不相交连线的个数就应该和  ( i - 1,j ) 处最大不相交连线的个数、 ( i,j - 1)处最大不相交连线的个数中较大的最大不相交连线的个数相同。

    2、参考图如下
           红色标明的就是算法选择的路径(向上优先,也可以用向左优先,答案都是四个,但值会有一点不同)。在斜角值改变时可以取得所求的子集。即 9->10,7->9, 5->5, 3->4

     

     

    代码块

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    #define MAX( a, b ) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
    void circut( int a[], int set[][11], int n );
    void back_track( int i, int j, int set[][11] );
    
    int main()
    {
        int    a[] = { 0, 8, 7, 4, 2, 5, 1, 9, 3, 10, 6 };
        int    set[11][11];
    
        circut( a, set, 10 );
    
        printf( "max set: %d 
    ", set[10][10] );
        back_track( 10, 10, set );
        printf( "
    " );
        system( "pause" );
        return(0);
    }
    
    void circut( int a[], int set[][11], int n )
    {
        int i, j;
        for ( i = 0; i < n; i++ )
        {
            set[i][0]    = 0;
            set[0][i]    = 0;
        }
        for ( i = 1; i <= n; i++ )
        {
            for ( j = 1; j <= n; j++ )
            {
                if ( a[i] != j )
                    set[i][j] = MAX( set[i - 1][j], set[i][j - 1] );
                else
                    set[i][j] = set[i - 1][j - 1] + 1;
            }
        }
    }
    void back_track( int i, int j, int set[][11] )
    {
        if ( i == 0 )
            return;
        if ( set[i][j] == set[i - 1][j] )
            back_track( i - 1, j, set );
        else if ( set[i][j] == set[i][j - 1] )
            back_track( i, j - 1, set );
        else{
            back_track( i - 1, j - 1, set );
            printf( "(%d,%d) ", i, j );
        }
    }

    时间复杂度 
    circut 的时间复杂度为O(n2
    back_track的时间复杂度为 O(n)
    如有错误请指正。

     

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