前置知识点:二进制状态压缩,动态规划。
1. AcWing 91 最短Hamilton路径 (https://www.acwing.com/problem/content/93/)
给定一张 n 个点的带权无向图,点从 0~n-1 标号,求起点 0 到终点 n-1 的最短Hamilton路径。 Hamilton路径的定义是从 0 到 n-1 不重不漏地经过每个点恰好一次。
输入格式
第一行输入整数n。
接下来n行每行n个整数,其中第i行第j个整数表示点i到j的距离(记为a[i,j])。
对于任意的x,y,z,数据保证 a[x,x]=0,a[x,y]=a[y,x] 并且 a[x,y]+a[y,z]>=a[x,z]。
输出格式
输出一个整数,表示最短Hamilton路径的长度。
数据范围
1≤n≤20
0≤a[i,j]≤107
输入样例:
5 0 2 4 5 1 2 0 6 5 3 4 6 0 8 3 5 5 8 0 5 1 3 3 5 0
输出样例:
18
暴力跑一遍dfs: O(N*N*N!) 枚举n个点的全排列求最小值:O(N*N!).
分析:
在暴力的方法中,有一些重复计算存在,比如在计算路径1->2->3->4->5与路径1->2->4->3->5的长度时,我们重复计算了路径1->2的长度。
所以我们可以考虑dp。
我们的已知信息是各点之间的路径长度,所以dp数组需要靠这些路径的长度来增加。
那么我们加上一个新的路径长度需要的条件有:
1.路径的端点一个已经到达,一个未到达,所以我们考虑使用当前点的到达情况作为状态划分变量。
2.当前的点是路径的端点,所以我们考虑使用当前所在的点作为状态划分变量。
dp[i][j]:点的到达情况为j,目前所在点是i的最短路径。
状态转移方程:dp[i][j]=min(dp[i^(1<<j)][k]+G[k][j]); (变量k枚举前一个点)。
起始状态:dp[1][0]=0;
最终状态:dp[(1<<n)-1][n-1];
时间复杂度:O(N*N*2^N)
代码:
1 #include <iostream>
2 #include <cstdio>
3 #include <algorithm>
4 #include <cstring>
5 typedef long long ll;
6 using namespace std;
7
8 const int N=20;
9
10 int dp[1<<N][N];
11 int G[N][N];
12 int n;
13
14 int main() {
15 scanf("%d",&n);
16 for(int i=0;i<n;i++) {
17 for(int j=0;j<n;j++) {
18 scanf("%d",&G[i][j]);
19 }
20 }
21 for(int i=1;i<(1<<n);i++) {
22 for(int j=0;j<n;j++) {
23 dp[i][j]=2e9;
24 }
25 }
26 dp[1][0]=0;
27 for(int i=1;i<(1<<n);i++) {
28 for(int j=0;j<n;j++) {
29 if((i>>j)&1) {
30 for(int k=0;k<n;k++) {
31 if(((i^(1<<j))>>k)&1) {
32 dp[i][j]=min(dp[i][j],dp[i^(1<<j)][k]+G[k][j]);
33 }
34 }
35 }
36 }
37 }
38 printf("%d\n",dp[(1<<n)-1][n-1]);
39 return 0;
40 }
2. AcWing 291. 蒙德里安的梦想 (https://www.acwing.com/problem/content/293/)
求把N*M的棋盘分割成若干个1*2的的长方形,有多少种方案。
例如当N=2,M=4时,共有5种方案。当N=2,M=3时,共有3种方案。
如下图所示:
输入格式
输入包含多组测试用例。
每组测试用例占一行,包含两个整数N和M。
当输入用例N=0,M=0时,表示输入终止,且该用例无需处理。
输出格式
每个测试用例输出一个结果,每个结果占一行。
数据范围
1≤N,M≤11
输入样例:
1 2 1 3 1 4 2 2 2 3 2 4 2 11 4 11 0 0
输出样例:
1 0 1 2 3 5 144 51205
这题问的是如何分割成1*2的方块,相当于如何用1*2的方块填满。
如果是随便填的话,我们需要考虑整个区域的状态,不太可做。我们可以一行一行填,先填满上面的在填下面的,这样就简单得多,所以考虑以当前行数作为一个状态划分变量。我们发现,在我们填满一行后并不一定要仅填满当前一行,而是可以凸到下面一行的,不同的凸法会对下一行造成影响,所以考虑以填当前行时的凸法作为一个状态划分变量。
上一行凸法与当前行凸法之间的关系:
1.上一行凸的一列当前行不凸。
2.当前行凸的一列上一行不凸。
确定完当前行突出的部分以及上一行凸下来的部分之后,剩下的部分只能用来放横着的方块,放横着的方块需要满足剩余的部分没有连续奇数个的剩余。
我们设1为凸,0为不凸,设当前行的凸状态为j,上一行的凸状态为k,则剩余的部分为j|k中0的部分。我们提前计算好该状态用来放下横着的方块是否可行,避免重复计算。
代码:
1 #include <iostream>
2 #include <cstdio>
3 #include <algorithm>
4 #include <cstring>
5 typedef long long ll;
6 using namespace std;
7
8 const int N=11;
9
10 ll dp[N+1][1<<N];
11 bool able[1<<N];
12 int n,m;
13
14 int main() {
15 while(scanf("%d%d",&n,&m),(n||m)) {
16 if((n*m)&1) {
17 printf("0\n"); continue;//n*m为奇数判断方案数为0.
18 }
19 memset(dp,0,sizeof(dp));
20 dp[0][0]=1;
21 for(int i=0;i<(1<<m);i++) {//提前计算是否可行。
22 int cnt=0; able[i]=true;
23 for(int j=0;j<m;j++) {
24 if((i>>j)&1) {
25 if(cnt&1) able[i]=false;
26 cnt=0;
27 }else cnt++;
28 }
29 if(cnt&1) able[i]=false;
30 }
31 for(int i=1;i<=n;i++) {
32 for(int j=0;j<(1<<m);j++) {
33 for(int k=0;k<(1<<m);k++) {
34 if(!(k&j)&&able[j|k]) {//!(k&j)判断是否满足上面说的行之间的两个关系。
35 dp[i][j]+=dp[i-1][k];
36 }
37 }
38 }
39 }
40 printf("%lld\n",dp[n][0]);
41 }
42 return 0;
43 }
3. AcWing 164. 可达性统计
给定一张N个点M条边的有向无环图,分别统计从每个点出发能够到达的点的数量。
输入格式
第一行两个整数N,M,接下来M行每行两个整数x,y,表示从x到y的一条有向边。
输出格式
输出共N行,表示每个点能够到达的点的数量。
数据范围
1≤N,M≤30000
输入样例:
10 10 3 8 2 3 2 5 5 9 5 9 2 3 3 9 4 8 2 10 4 9
输出样例:
1 6 3 3 2 1 1 1 1 1
这题其实是一道拓扑排序的题目,但我也不知道为什么是拓扑排序的题目,因为这题用dfs来算和拓扑排序之后再算似乎没有本质的区别。
分析:
一看到数据量,不能用暴力直接从每个点开始dfs计算到达了多少个点。
看到有向无环图,想到了先生成个dfs搜索生成树,然后在树上加些边看看能不能发现什么东西,最终失败。
于是开始考虑dp,我们发现一个点能到达的点等于它本身+他下一步能到的点所能到的点。但是显然无法直接累加,因为会有重复,于是考虑到二进制状态压缩。
得到状态转移方程:able[u]=(able[v1]|able[v2]|...|able[vn])|(1<<(u-1));
这题的点有30000个,所以用数字记录状态需要30000位,显然做不到,开bool数组算起来太慢,所以用bitset。(bitset用法 https://www.cnblogs.com/magisk/p/8809922.html)
代码:
1 #include <iostream>
2 #include <cstdio>
3 #include <algorithm>
4 #include <cstring>
5 #include <bitset>
6 typedef long long ll;
7 using namespace std;
8
9 const int N=3e4+5;
10
11 bitset <N> able[N];
12
13 int E[N<<1],fir[N],nex[N<<1],tot=0;
14 bool deg[N];
15 bool vis[N];
16 int n,m;
17
18 void connect(int from,int to) {
19 E[tot]=to;
20 nex[tot]=fir[from];
21 fir[from]=tot++;
22 }
23
24 void dfs(int now) {
25 vis[now]=true;
26 for(int i=fir[now];i!=-1;i=nex[i]) {
27 int to=E[i];
28 if(!vis[to]) dfs(to);
29 able[now]|=able[to];
30 }
31 }
32
33 int main() {
34 memset(fir,-1,sizeof(fir));
35 scanf("%d%d",&n,&m);
36 for(int i=1;i<=m;i++) {
37 int x,y;
38 scanf("%d%d",&x,&y);
39 connect(x,y);
40 deg[y]=true;
41 }
42 for(int i=1;i<=n;i++) {
43 able[i][i-1]=true;
44 }
45 for(int i=1;i<=n;i++) {
46 if(!deg[i]) dfs(i);
47 }
48 for(int i=1;i<=n;i++) {
49 printf("%d\n",able[i].count());
50 }
51 return 0;
52 }
4. POJ 1185(https://vjudge.net/problem/POJ-1185)

如果在地图中的灰色所标识的平原上部署一支炮兵部队,则图中的黑色的网格表示它能够攻击到的区域:沿横向左右各两格,沿纵向上下各两格。图上其它白色网格均攻击不到。从图上可见炮兵的攻击范围不受地形的影响。
现在,将军们规划如何部署炮兵部队,在防止误伤的前提下(保证任何两支炮兵部队之间不能互相攻击,即任何一支炮兵部队都不在其他支炮兵部队的攻击范围内),在整个地图区域内最多能够摆放多少我军的炮兵部队。
Input
接下来的N行,每一行含有连续的M个字符('P'或者'H'),中间没有空格。按顺序表示地图中每一行的数据。N <= 100;M <= 10。
Output
Sample Input
5 4 PHPP PPHH PPPP PHPP PHHP
Sample Output
6
分析:
这题有点类似AcWing 291. 蒙德里安的梦想,只不过这题要考虑2行的状态,即当前行的状态与往上2行的状态有关。
dp[i][j][k]:当前行数为i,当前行与上一行的炮兵放置状态为j,k的最大炮兵放置数量。
我们事先计算出仅考虑当前行的可放置方案(不考虑地形以及往上2行的放置状态,只考虑同一行之间会不会互相攻击)。
然后再计算出仅考虑2行的可放置方案(只考虑同一行之间以及相邻两行之间会不会互相攻击)。
接下来的步骤见于代码:
1 #include <iostream>
2 #include <cstdio>
3 #include <algorithm>
4 #include <cstring>
5 #include <bitset>
6 #include <vector>
7 typedef long long ll;
8 using namespace std;
9
10 struct Status {//仅考虑2行的可放置方案。
11 int up;//上面的一行。
12 int down;//下面的一行。
13 };
14
15 int get[65];//事先计算好每种1行的状态有多少个炮兵。
16 ll dp[105][65][65];
17
18 int main() {
19 int n,m;
20 scanf("%d%d",&n,&m);
21 bitset <10> dixing[n];//储存地形。
22 for(int i=1;i<=n;i++) dixing[i]=0;
23 for(int i=1;i<=n;i++) {
24 char s[15];
25 scanf("%s",s);
26 for(int j=0;j<m;j++) {
27 if(s[j]=='P') dixing[i][j]=true;
28 }
29 }
30 vector <int> able;//仅考虑当前行的可放置方案
31 for(int i=0;i<(1<<m);i++) {
32 bool flag=true;
33 for(int j=0;j<m;j++) {
34 if((i>>j)&1) {//找到一个炮兵,下面四个判断用来判断左,右2格是否有其他炮兵。
35 if(j>=1) {
36 if((i>>(j-1))&1) {
37 flag=false;break;
38 }
39 }
40 if(j>=2) {
41 if((i>>(j-2))&1) {
42 flag=false;break;
43 }
44 }
45 if(j<=m-2) {
46 if((i>>(j+1))&1) {
47 flag=false;break;
48 }
49 }
50 if(j<=m-3) {
51 if((i>>(j+2))&1) {
52 flag=false;break;
53 }
54 }
55 }
56 }
57 if(flag) able.push_back(i);
58 }
59 for(int i=0;i<able.size();i++) {
60 bitset <10> tmp=able[i];
61 get[i]=tmp.count();
62 }
63 vector <Status> status;
64 for(int i=0;i<able.size();i++) {
65 for(int j=0;j<able.size();j++) {
66 if((able[i]&able[j])!=0) continue;
67 status.push_back((Status){i,j});
68 }
69 }
70 for(int i=1;i<=n;i++) {
71 for(int j=0;j<able.size();j++) {
72 bitset <10> tmp=able[j];
73 bool flag=true;
74 for(int k=0;k<m;k++) {
75 if(dixing[i][k]==0&&tmp[k]==1) {//判断当前行地形是否支持该放置方案。
76 flag=false;
77 break;
78 }
79 }
80 if(!flag) continue;
81 for(int k=0;k<status.size();k++) {
82 if((able[j]&able[status[k].up])||((able[j]&able[status[k].down]))) continue;//判断当前行的放置是否与上2行冲突。
83 dp[i][j][status[k].down]=max(dp[i][j][status[k].down],dp[i-1][status[k].down][status[k].up]+get[j]);
84 }
85 }
86 }
87 ll ans=0;
88 for(int i=0;i<status.size();i++) {
89 ans=max(ans,dp[n][status[i].down][status[i].up]);
90 }
91 printf("%lld\n",ans);
92 return 0;
93 }
来源:https://www.cnblogs.com/liaxiaoquan/p/12392778.html