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[数据结构与算法]【一本通】小国王【状压DP】

Date:2022.04.08
题意描述:
在 n×n 的棋盘上放 k 个国王,国王可攻击相邻的 8 个格子,求使它们无法互相攻击的方案总数。
输入格式
共一行,包含两个整数 n 和 k。
输出格式
共一行,表示方案总数,若不能够放置则输出0。
数据范围
1≤n≤10,
0≤k≤n2
输入样例:
3 2
输出样例:
16

思路: f [ i ] [ j ] [ k ] : f[i][j][k]: f[i][j][k]:已经在前 i i i行摆完 k k k个国王,其中第 i i i行摆放方式固定为 j j j的合法摆放方案数。
c o u n t ( i ) : count(i): count(i):状态 i i i中1的个数。
我们最后一个状态是 j j j,因此我们讨论所有满足条件的 f [ i ? 1 ] [ x ] [ j ? c o u n t ( j ) ] f[i-1][x][j-count(j)] f[i?1][x][j?count(j)],其中前一行摆放状态 x x x不能与当前行摆放状态 j j j冲突。
x & j = = 0 x\&j==0 x&j==0:即相邻两行没有任何一列两个状态都是1。
x ∣ j x|j xj这一状态不存在连续两个相邻的1。
因此我们可以枚举两行的所有状态,预处理出所有合法的状态。
起始: f [ 0 ] [ 0 ] [ 0 ] = 1 ; f[0][0][0]=1; f[0][0][0]=1;【前0行已经放了0个国王,第0行状态是0(也就是一个没放)的方案数】
终止: f [ n + 1 ] [ 0 ] [ k ] ; f[n+1][0][k]; f[n+1][0][k];
代码如下:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 12,M=1<<N,K=110;
typedef long long LL;
LL n,m,k,t,f[N][M][K],cnt[M];
LL lowbit(LL x) {return x&-x;}
vector<LL>state[M];
bool check(LL state)
{
    for(int i=0;i<n-1;i++)
        if((state>>i)&1 && (state>>(i+1)&1)) return false;
    return true;
}
LL count(LL state)
{
    LL res=0;
    while(state) {state-=lowbit(state);res++;}
    return res;
}
int main()
{
    cin>>n>>k;
    for(int i=0;i<(1<<n);i++) cnt[i]=count(i);
    for(int i=0;i<(1<<n);i++)
        for(int j=0;j<(1<<n);j++)
            if(check(i|j)&&(i&j)==0) state[i].push_back(j);
    f[0][0][0]=1;
    for(int i=1;i<=n+1;i++)
        for(int a=0;a<(1<<n);a++)
            for(int b=0;b<state[a].size();b++)
                for(int t=0;t<=k;t++)
                    if(t>=cnt[a])
                        f[i][a][t]+=f[i-1][state[a][b]][t-cnt[a]];
    cout<<f[n+1][0][k];
    return 0;
}

还能有个小优化,我们又发现每一行都必须合法,因为即使同一行放国王也可能彼此攻击到,因此每一行合法的前提也是“不能有连续两个相邻的1”。因此我们预处理出每一行都合法的状态,枚举每一行的状态时枚举它就好,会快一点点。
代码如下:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 12,M=1<<N,K=N*N;
typedef long long LL;
LL n,m,k,f[N][K][M],cnt[M];
vector<LL>state,hefa[M];
LL lowbit(LL x) {return x&-x;}
bool check(LL a)
{
    for(int i=0;i<n-1;i++)
        if(a>>i&1 && a>>(i+1)&1) return false;
    return true;
}
LL count(LL state)
{
    LL res=0;
    while(state) {state-=lowbit(state);res++;}
    return res;
}
int main()
{
    cin>>n>>k;
    for(int i=0;i<(1<<n);i++)
        if(check(i)) 
        {state.push_back(i);cnt[i]=count(i);}
    for(int i=0;i<state.size();i++)
        for(int j=0;j<state.size();j++)
            if(check(state[i]|state[j])&&(state[i]&state[j])==0)
                hefa[state[i]].push_back(state[j]);
    f[0][0][0]=1;
    for(int i=1;i<=n+1;i++)
        for(int j=0;j<=k;j++)
            for(int a=0;a<state.size();a++)
                for(int b=0;b<hefa[state[a]].size();b++)
                {
                    LL c=cnt[state[a]];
                    if(j>=c)
                        f[i][j][state[a]]+=f[i-1][j-cnt[state[a]]][hefa[state[a]][b]];
                }
    cout<<f[n+1][k][0];
    return 0;
}
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加:2022-04-09 18:42:57  更:2022-04-09 18:44:12 
 
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