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解题思路
一堆循环嵌套的那种dp,不好想。但是可以搜啊,很暴力的。记忆化一下就好。
我们定义搜索函数( ext{search}(x1,y1,x2,y2)),代表将矩形区域([x1,x2])、([y1,y2])内部全部染白的最小代价。
我们可以知道,如果这个区域内全白,那么代价显然就是0。
如果全黑,那么不妨一次性全部染白,拆开成几个小的矩形并分别染色不会使结果更优。证明(其他大小的矩形可以类比):(3 imes10) 的全黑矩形,一整个矩形一起染的代价是 (max(3,10)=10) ——
- 如果我们将长边10拆开
- 如果拆出来的新矩形的短边大于等于3,比如拆成两个(3 imes5)的,那么代价还是(5+5=10),拆成三份(3 imes4)、(3 imes3)和(3 imes3),那么代价还是(4+3+3=10)。总之它们的代价没有下降。
- 如果拆分更小一些,短边小于了3,比如拆成(3 imes2)和(3 imes8)两个,那完蛋了,代价 (3+8=11),反而增大了,拆得越细增大越多。
- 如果我们将短边3拆开
- 完了,拆成两份代价就变成两倍((1 imes10)和(2 imes10),代价是 (10+10=20)),拆成3份代价就变成3倍
综上,全黑的矩形我们就不拆了,直接染,又快又对。
下面是来自Neil的证明(感觉这个才叫证明)
假定存在拆分成k个小矩形可以达到更优解,那么这k个矩形要至少覆盖整个大矩形
那么小矩形们就一定存在某些边,边长之和要等于大矩形的最长边(要覆盖满)。
- 如果这些边全是各自小矩形的最长边,那么答案不变
- 如果这些边里有些边不是所属矩形的最长边,那么答案增加
为了快速知道一个矩形是不是全白或者全黑,我们使用二维前缀和。
那么黑白相间的那种呢?
首先我们可以直接一整个地染,当然肯定会有浪费,那么我们就尝试拆开染。
我们可以把矩形拆成上下两个,也可以拆成左右两个,假设矩阵大小为(x imes y),那么总共就有((x-1)+(y-1))种拆分方式。
对于每个拆出来的子矩阵,我们可以继续拆,也就是递归搜索子矩阵,知道子矩阵全黑或者全白就返回,这个过程记忆化记录结果。
时间复杂度嘛,我们要把记忆化搜索用到的表填满(表中总共(n^4)个空格),填表每一格的时候用时,最坏大概是小矩形的边长相加(拆分矩阵方式的种数,大概(O(n))?这里我有点怀疑……先留坑),。因为记忆化搜索,那些小矩形的答案最多就求一次,不管是大矩形拆下去求到小矩形还是先求小矩形,再求大矩形,这两种复杂度都差不多,所以我们可以认为,把大矩形拆小了可以(O(1))得到答案。综合起来就是(O(n^5))。
另外,这场CF的div1还有一个这题的升级版,n是(10^9),总共有不超过(50)个黑格子,染色代价是矩形边长的最小值,拿网络流求,留坑可能不填了。
源代码
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
int n;
bool mp[54][54];
int sum[54][54];//二维前缀和
int dp[54][54][54][54];
void input()
{
scanf("%d",&n);
char s[54];
for(int i=1;i<=n;i++)
{
scanf("%s",s+1);
for(int j=1;j<=n;j++)
{
mp[i][j]=(s[j]=='#');
sum[i][j]=sum[i][j-1]+sum[i-1][j]-sum[i-1][j-1]+(int)mp[i][j];
}
}
memset(dp,-1,sizeof(dp));
}
inline int quesum(int x1,int y1,int x2,int y2)
{
x1--;y1--;
return sum[x2][y2]-sum[x2][y1]-sum[x1][y2]+sum[x1][y1];
}
int calc(int x1,int y1,int x2,int y2)
{
if(~dp[x1][y1][x2][y2]) return dp[x1][y1][x2][y2];
dp[x1][y1][x2][y2]=std::max(x2-x1+1,y2-y1+1);
int s=quesum(x1,y1,x2,y2);
if(s==(x2-x1+1)*(y2-y1+1)) return dp[x1][y1][x2][y2];
else if(!s) return dp[x1][y1][x2][y2]=0;//全空
for(int i=x1;i<x2;i++)//按x分割
{
dp[x1][y1][x2][y2]=std::min(dp[x1][y1][x2][y2],calc(x1,y1,i,y2)+calc(i+1,y1,x2,y2));
}
for(int i=y1;i<y2;i++)//按y分割
{
dp[x1][y1][x2][y2]=std::min(dp[x1][y1][x2][y2],calc(x1,y1,x2,i)+calc(x1,i+1,x2,y2));
}
return dp[x1][y1][x2][y2];
}
int main()
{
input();
printf("%d
",calc(1,1,n,n));
return 0;
}