poj 2411 Mondriaan's Dream (状态压缩dp 入门)

转载自http://blog.csdn.net/hopeztm/article/details/7841917

这个题目类属于状态压缩DP,对于状态压缩DP,其实最简单的理解就是把状态用比特位的形式表示出来,我们会在下面用例子来说明。

假如现在我们在铺砖 位置(i, j), 并且假设之前的位置已经铺设好的了,在这个位置,我们的选择:

1. 不用铺砖了,可能在(i-1, j)的时刻已经被竖着铺上了,然后考虑的是(i, j+1)

2. 横铺砖,将(i, j+1)也铺上了,然后考虑的是(i, j+2)

3. 竖着铺砖,(将i,j)和(i+1,j)铺上一个竖立的转头。


所以我们如下翻译我们的选择,在位置(i, j) 如果我们选择横着贴砖,那么将(i, j), (i, j+1)都填写成1, 如果竖着贴砖,我们将(i,j)填写成0, 将(i+1, j)填写成1.

为什么要这么计数呢,我觉得应该这样理解:

1. 在横着贴砖的时候,(i, j), (i, j+1) 都是1,这个值其实对下一行如何选择没有影响。

2. 竖着贴砖的第二个,我们也选择了1, 因为这个砖头结束了,对下一行如何选择依然没有影响。

3. 而竖着的第一个砖头,这个砖头是对下面有影响的,如果(i,j)是0,那么(i+1, j)只有是1的情况下才能满足条件。


(这涉及到接下来的 状态兼容性问题)


对于竖着贴砖为什么这样选择,这样选择的一个好处是,我们在处理最后一行的时候,可以保证最后一行都是1, 因为最后一行绝对不能成为 竖砖开始,所以很容易取得最后的解。


好了,我们把这样理解的方案画成图:

poj 2411 Mondriaan's Dream (状态压缩dp 入门)_第1张图片

如果我们将每一行都理解成一个二进制数字,那么

Row1 = 51,  Row2 = 15, Row3 = 48, Row4 = 63, Row5 = 51, Row6 = 63.

最后转头铺满的状态,一定是最后一行全是1。

我们用DP(i,j) 表示如下含义: 当第i行,达到状态j的时候,所能采取的方案数目。 所以明显我们的最后目的是求 DP(N, 2^(M-1)-1);


我们再来简单的分析一下为什么问题可以满足动态规划, 加入现在分析的对象是 DP(i,j), 那么这一行有多少种铺设办法是和上一行相关的,

如果上一行的某个状态DP(i-1,k) 可以达到 DP(i, j) 我们认为这两个状态是兼容的,如果DP(i-1,k)和DP(i, j)兼容并且 DP(i-1, k)有S中铺设方案,那么DP(i, j)就可以从DP(i-1, k)

这条路径中获得S个方案。 当然这里k的取值可以是 0 ~~~~ 2^(M-1) -1种取值。


现在我们来理解一下,什么叫做 j, k 兼容。

其实我们在上面已经基本给出分析, 如果我们现在铺设 (i,x) x这里表示第i行,第x列

1. 如果值 i  行,j 在x位上的值是0, 那么第 i-1行,j的值在x位上一定是1。因为不可能在同一列相邻的位置铺两个竖着的 第一个,如果满足下一步测试的是(i, x+1), 否则直接返回不兼容。

poj 2411 Mondriaan's Dream (状态压缩dp 入门)_第2张图片

2. 如果值 i  行,j在x位置的值是1 .

{

poj 2411 Mondriaan's Dream (状态压缩dp 入门)_第3张图片

            那么有可能有两种情况:

            1. (i-1, x)是0, 这个时候一定是竖着铺设了,下一步检测的是(i, x + 1)

            poj 2411 Mondriaan's Dream (状态压缩dp 入门)_第4张图片

            2.  (i-1, x) 是1, 如果是这样的话,那么(i, x)一定是要选择横着铺了,那么(i,x+1)也一定是1,并且(i-1, x + 1)一定是1(如果是0,就是竖着铺了),如果不满足就返回不兼容,满足条件 就测试(i, x + 2)

               poj 2411 Mondriaan's Dream (状态压缩dp 入门)_第5张图片

}


对于第一行的兼容性,我们要做一下特别的分析,在第一行中,要么放0, 要么放1。

加入当前测试的是 DP(0, j)的第 x的比特位,即第0行,x列

1. 如果x是1,那么 x + 1 也一定是1,然后测试到 x + 2

2. 如果x是0, 那么直接测试下一个 x + 1


补充说明一点,当测试循环中,我们有时候必须要移动 1 位,有时候移动2位,当需要移动2位并且 x == M - 1(M列数)的时候,说明已经不可能兼容了。


#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N = 12;
long long dp[N][15000];
int high,width,m;
bool TestOne(int date)
{
    int i = 0;
    while(i < width)
    {
        if(date & (1 << i))  //第i列为1
        {
            if(i == width - 1 || (date & 1 << (i+1)) == 0) //如果最后一列为1或者第i+1位为0,则不成立
            {
                return false;
            }
            i += 2;
        }
        else
        {
            i++;
        }
    }
    return true;
}
bool Test(int date1,int date2)  //date1 表示第 i 行,date2 表示第 i-1 行
{
    int i = 0;
    while(i < width)
    {
        if((date1 & (1 << i)) == 0)
        {
            if((date2 & (1 << i)) == 0)
            {
                return false;
            }
            i++;
        }
        else
        {
            if((date2 & (1 << i)) == 0)
            {
                i++;
            }
            else if(i == width - 1 || !((date1 & (1 << (i+1)))&&(date2 & (1 << (i+1)))))
            {
                return false;
            }
            else
            {
                i += 2;
            }
        }
    }
    return true;
}
int main()
{
    //freopen("Input.txt","r",stdin);
    int i,j;
    int k;
    while(~scanf("%d%d",&high,&width),high + width)
    {
        if(high < width)
        {
            swap(high,width);
        }
        //printf("%d  %d\n",width,high);
        int m = (1 << width) - 1;
        //printf("%d\n",m);
        memset(dp,0,sizeof(dp));
        for(j = 0; j <= m; j++)
        {
            if(TestOne(j))
            {
                dp[0][j] = 1;
            }
        }
        for(i = 1; i < high; i++)
            for(j = 0; j <= m; j++)
                for(k = 0; k <= m; k++)
                {
                    if(Test(j,k))
                    {
                        dp[i][j] += dp[i-1][k];
                    }
                }
        printf("%lld\n",dp[high-1][m]);
    }
    return 0;
}


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