朝题夕解之以递推为背景的开关问题(三)

简介: 朝题夕解之以递推为背景的开关问题(三)

题目描述

image.jpeg

解题报告


题意理解

首先看到开关二字,可能有小伙伴会想到能不能用递推中的开关模型来解决了。回想之前可以使用递推的开关习题的特点:它们开关的状态是开还是关都是由一些条件导致它们必须这么摁。


但是对于这道题而言,就不能这么,因为涉及的开关太多,就不存在这种使得开关摁法可以唯一确定的情况。


此时观察数据范围,发现它只有4个,那么可以估计一下可爱的暴力枚举能不能行了,通过算运算次数来大致确定时间复杂度。


16个开关,只有开或者不开两种情况,那么总共就是从0枚举到2 16 − 1 2^{16}-12

16

−1,也就是65536种情况。记住这每种情况,咱们都看成一个16位的二进制的数,以此模仿棋盘。如果某个位置上对应的二进制数是0就摁一下,是1就不摁


内层第一个枚举:

在这65536种情况中,每次还是需要去枚举16个位置是要打开还是关闭,每个开关最多会操作周围的七个灯泡。


内层第二个枚举:

以及枚举检查每个灯泡的状态是不是全部打开了,以及最后的记录方案,那么大致的运算次数就是65536 ∗ ( 16 ∗ 7 + 16 + 16 ) 65536*(16*7+16+16)65536∗(16∗7+16+16)


大概是一千万次的运算。C++一秒大约能算1亿次,没有问题。

微信图片_20221018153231.png

关于字典序


题目中的从上到下,从左到右打开的顺序其实就是字典序。

解决这个还是比较简单的,只要我们在枚举的时候就是按照字典序枚举的,也就是按照从小到大的枚举顺序进行,最后得到的结果也一定是按照字典序的。

微信图片_20221018153257.png

实现流程


第一步:枚举65536种方案。

第二步:按照该方案对16个灯泡进行操作。

第三步:判断操作以后是不是所有灯泡都亮了,假如都亮了,记录方案。因为要求最小步数,那么每次找到一个方案都要和之前方案进行比较。


细节


一、备份与还原备份

二、输出的答案中,起点是(1,1)。终点是(4,4)。因为咱们创建地图是从0开始的,所以要输出结果都+1


参考代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <vector>
#define x first
#define y second
using namespace std;
typedef pair<int,int> PII;
const int N = 5;
int n;
char g[N][N],backup[N][N];
int get(int x,int y)
{
    return 4 * x+ y;
}
void turn_one(int x,int y)
{
    if(g[x][y] == '+') g[x][y] = '-';
    else g[x][y] = '+';
}
void turn_all(int x,int y)
{
    for(int i = 0; i < 4;i++)
    {
        turn_one(x,i);
        turn_one(i,y);
    }
    //(x,y)多摁了一次,摁回来
    turn_one(x,y);
}
int main()
{
    //录入棋盘
    for(int i = 0; i <  4;i++) cin >> g[i];
    //记录最终的答案
    vector<PII> res;
    //枚举2^16种方案
    for(int op = 0; op < 1 << 16;op++)
    {
        vector<PII> temp;
        //进行备份
        memcpy(backup,g,sizeof g);
        //枚举每个开关
        for(int i = 0; i < 4;i++)
            for(int j = 0; j < 4;j++)
            if(!(op >> get(i,j)&1)) //get(i,j)这个函数是通过坐标确定当前到底是地图中0~15中的哪个数
            {
                temp.push_back({i,j});
                turn_all(i,j);//改变i行j列的全部等
            }
        bool has_closed = false;    
        //判断是不是所有等都是亮的
        for(int i = 0; i < 4;i++)
            for(int j = 0; j < 4;j++)
            {
                if(g[i][j] == '+')  has_closed = true;
            }
        //记录方案
        if(!has_closed) 
        //如果用于存放答案的数组为空,或者存放的步数比现在新测试出来的大,就更新res
            if(res.empty() || res.size() > temp.size()) res = temp;
        //还原备份
        memcpy(g,backup,sizeof backup);
    }
    cout << res.size() << endl;
    //注意题目中是从1开始的
    for(auto r:res) cout << r.x+1 << ' ' << r.y+1<<endl;
}

总结


至此为止,由递推作为背景的开关问题就告一段落啦。

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