POJ 3279 Fliptile开关问题，模拟

Posted 2020-07-15 helena_wang

题目链接：http://poj.org/problem?id=3279

题意：给定一个n*m的坐标方格，每个位置为黑色或白色。现有如下翻转规则：每翻转一个位置的颜色，与其四连通的位置都会被翻转，但注意只扩散一圈，不是连锁反应。

求最少翻转几个位置能够使所有n*m个位置都变为白色。若有解，求字典序最小的翻转方案（给出每个位置的翻转次数）。

数据范围：n, m 属于 [1, 15]

思路：我们把翻转方案中的翻转称为“主动翻转”，翻转过程中受邻居影响而发生的翻转称为“被动翻转”。观察例子可得出如下几个结论：

　　1. 最优解中，每个位置的主动翻转不超过1次。

　　2. 各个位置翻转的次序对结果没有影响。

　　3. 某一时刻，位置(i, j)的颜色取决于到目前为止它的主动翻转和被动翻转次数之和，记为cnt；具体地，由结论1可推得cnt为奇数则变色，偶数则不变色。

　　4. 位置(i, j)的被动翻转次数 = 与它四连通的位置的主动翻转次数之和。

解法：首先枚举第一行的所有可能的翻转动作，这里由于m <= 15，所以用一个整型实现“状态压缩”，即枚举所有 i 属于[0, 2^m-1]， i 的二进制展开的第 j 位代表原图第一行第 j 个位置是否主动翻转。

然后，由结论2、3，可对每个第一行的枚举值从第二行开始自上而下逐行递推：第 i-1 行通过第 i 行垂直位置的主动翻转而“修正”；具体地，对于位置（i, j），考查位置（i-1, j），若(i-1, j)为黑色，则目前一定要对(i, j)主动翻转才能带动(i-1, j)被动翻转为白色。这样的修正持续到最后一行，由于没有下一行可以修正最后一行，因此可直接判最后一行是否为全白，若不是则无解。

最后，对于最优解的维护，这里用二维数组b直接记录每个位置进行的主动翻转的次数。由结论3、4，可以通过数组b在O(1)时间内算出当前某个位置的颜色，以便判断是否需要修正。

解法和代码参照了http://blog.csdn.net/ac_hell/article/details/51077271 以及 http://blog.csdn.net/ac_hell/article/details/51077320，写得很清楚，学习了。

 1 #include <cstdio>
 2 #include <algorithm>
 3 #include <cstring>
 4 using namespace std;
 5 const int MAX_N = 16;
 6 const int MAX_M = 16;
 7 const int INF = 0x7fffffff;
 8 int a[MAX_N][MAX_M];//原图
 9 int b[MAX_N][MAX_M];//此位置共翻转了几次
10 int c[MAX_N][MAX_M];//最优解
11 int n, m;
12 int dx[] = {0, 0, 0, 1, -1}, dy[] = {1, -1, 0, 0, 0};
13 
14 bool out(int x, int y){
15     if(x < 0 || x >=n || y < 0 || y >= m) return true;
16     return false;
17 }
18 
19 int get_color(int x, int y){
20     int color = a[x][y];
21     for(int i=0; i<5; i++){
22         int nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
23         if(out(nx, ny)) continue;
24         color += b[nx][ny];//主动+被动
25     }
26     return color & 1;
27 }
28 
29 int flip(int s){
30     for(int i=1; i<=m; i++){
31         b[0][i-1] = (s>>(m-i)) & 1;
32         //printf("%d ", b[0][i-1]);
33     }
34     for(int i=1; i<n; i++){
35         for(int j=0; j<m; j++){//(i-1, j)想变，必须让(i, j)翻转
36             if(get_color(i-1, j)){
37                 b[i][j] = 1;
38                 //printf("%d, %d\n", i, j);
39             }
40         }
41     }
42     for(int i=0; i<m; i++){
43         if(get_color(n-1, i)){
44             //printf("%d no\n", i);
45             return INF;
46         }
47         
48     }
49     int times = 0;
50     for(int i=0; i<n; i++){
51         for(int j=0; j<m; j++){
52             times += b[i][j];
53         }
54     }
55     return times;
56 }
57 
58 int main()
59 {
60     freopen("3279.txt", "r", stdin);
61     scanf("%d%d", &n, &m);
62     for(int i=0; i<n; i++){
63         for(int j=0; j<m; j++){
64             scanf("%d", &a[i][j]);
65         }
66     }
67     int ans = INF;
68     for(int i=0; i< (1<<m); i++){//信号量集
69         memset(b, 0, sizeof(b));//翻转方案
70         int t = flip(i);
71         if(t < ans){
72             ans = t;
73             memcpy(c, b, sizeof(b));//更新最优解
74         }
75     }
76     if(ans == INF) printf("IMPOSSIBLE\n");
77     else{
78         for(int i=0; i<n; i++){
79             for(int j=0; j<m; j++){
80                 printf("%d ", c[i][j]);
81             }
82             printf("\n");
83         }
84     }
85     return 0;
86 }

本来是做今天的计蒜之道的热身赛A题，与这道同类型。比赛时不会，然而比赛结束后已不能提交。。。