算法競賽進階指南 遞推 飛行員兄弟

“飛行員兄弟”這個遊戲,需要玩家順利的打開一個擁有16個把手的冰箱。

已知每個把手可以處於以下兩種狀態之一:打開或關閉。

只有當所有把手都打開時,冰箱纔會打開。

把手可以表示爲一個4х4的矩陣,您可以改變任何一個位置[i,j]上把手的狀態。

但是,這也會使得第i行和第j列上的所有把手的狀態也隨着改變。

請你求出打開冰箱所需的切換把手的次數最小值是多少。

輸入格式

輸入一共包含四行,每行包含四個把手的初始狀態。

符號“+”表示把手處於閉合狀態,而符號“-”表示把手處於打開狀態。

至少一個手柄的初始狀態是關閉的。

輸出格式

第一行輸出一個整數N,表示所需的最小切換把手次數。

接下來N行描述切換順序,每行輸入兩個整數,代表被切換狀態的把手的行號和列號,數字之間用空格隔開。

注意:如果存在多種打開冰箱的方式,則按照優先級整體從上到下,同行從左到右打開。

數據範圍

1≤i,j≤4

樣例就不放了,符號會有轉義。

AC代碼如下:

純暴力做法

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
const int N = 5;
char mapp[N][N], backup[N][N];	// 備份數組backup 
void turn_one(int x, int y) {
    if(mapp[x][y] == '+')   mapp[x][y] = '-';
    else mapp[x][y] = '+';
}
void turn(int x, int y) {
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        turn_one(x, i);
        turn_one(i, y);
    }
    turn_one(x, y);	// 因爲對(x,y)執行了兩次操作,抵消一次操作 
}
// 得到某一位置的序號 
int get(int x, int y) {
    return x * 4 + y;
}
// 純暴力做法,枚舉 2^16 種操作 
int main() {
    for(int i = 0; i < 4; i++)  cin >> mapp[i];
    vector<pair<int, int> > res;	// 存放結果的容器 
    memcpy(backup, mapp, sizeof(mapp)); 
    // 我們對16個點進行編號,0~15,按照0 1 位枚舉,共有2^16種不同的操作 
    // 遍歷 65536 次操作 
    for(int op = 0; op < 1 << 16; op++) {
        vector<pair<int, int> > temp;
        for(int i = 0; i < 4; i++) {
            for(int j = 0; j < 4; j++) {
            	// 用位運算判斷當前位置是否翻轉 
                if(op >> get(i, j) & 1) {
                    turn(i, j);
                    temp.push_back(make_pair(i, j));
                }   
            }
        }
        // 檢查是否達到目標狀態 
        bool closed = false;
        for(int i = 0; i < 4; i++) {
            for(int j = 0; j < 4; j++) {
                if(mapp[i][j] == '+') {
                    closed = true;
                    break;
                }
            }
        }
        // 判斷情況是否更優 
        if(!closed) {
            if(res.empty() || res.size() > temp.size())
                res = temp;
        }
        memcpy(mapp, backup, sizeof(mapp));
    }
    cout << res.size() << endl;
    for(int i = 0; i < res.size(); i++) {
        cout << res[i].first + 1 << " " << res[i].second + 1 << endl;
    }
    return 0;
}

DFS做法(更優):

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
typedef long long LL;
using namespace std;
const int N = 5;
char mapp[N][N];
void turn_one(int x, int y) {
    if(mapp[x][y] == '+')   mapp[x][y] = '-';
    else mapp[x][y] = '+';
}
void turn(int x, int y) {
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        turn_one(x, i);
        turn_one(i, y);
    }
    turn_one(x, y);	// 因爲對(x,y)執行了兩次操作,抵消一次操作 
}
vector<pair<int, int>> res, temp;
void dfs(int x, int y) {
	if(x == 3 && y == 4) {
		bool suc = true;
		// suc 標記用來判斷是否達目標狀態 
		for(int i = 0; i < 4; i++) {
			for(int j = 0; j < 4; j++) {
				if(mapp[i][j] == '+') {
					suc = false;
					break;
				}
			}
		}
		if(suc) {
			if(res.empty() || res.size() > temp.size()) {
				res = temp;
			}
		}
		return;
	}
	// 判斷當前行是否出界,出界則換行,x置0 
	if(y == 4) {
		x++, y = 0;
	}
	// 操作 
	turn(x, y);
	temp.push_back(make_pair(x, y));
	dfs(x, y+1);
	// 恢復現場,彈出座標 
	turn(x, y);
	temp.pop_back();
	// 不操作 
	dfs(x, y+1);
	
}
int main() {
	for(int i = 0; i < 4; i++)	cin >> mapp[i];
	dfs(0, 0);
	cout << res.size() << endl;
	for(int i = 0; i < res.size(); i++) {
		cout << res[i].first+1 << " " << res[i].second+1 << endl;
	}
	return 0;
}

運行時間對比:
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