POJ2411 Mondriaan's Dream 题解

    xiaoxiao2021-04-15  30

    题目大意:求 2 * 1 骨牌覆盖 h * w 棋盘的方案数。

    轮廓线动态规划。逐格转移,记状态 f[i, j, k] 为处理至第 (i, j) 格(设 0 ≤ i < h,0 ≤ j < w),前 w 格的覆盖状态为 k 的方案数,记 0 为已覆盖,1 为未覆盖,利用二进制状态压缩,则 k 二进制下从低位向高位第 l 位表示当前格前第 l 格是否覆盖的状态,可知 k 最多只需记 w 位即可。对于当前状态 k,转移分为以下三种情况:

    当前列不为最左列(即 j > 0),此时若格 (i, j - 1) 未覆盖(即 k and 1 = 1),且格 (i - 1, j) 已覆盖(即 k and 2w1 = 0),则可以覆盖格 (i, j - 1) 和格 (i, j),即状态 f[i, j - 1, k] 可以转移到状态 f[i, j, (k - 1) * 2]。

    若格 (i - 1, j) 已覆盖(即 k and 2w1 = 0),则可以不覆盖当前格 (i, j),即状态 f[i, j - 1, k] (若 j = 0 则为状态 f[i - 1, w - 1, k]) 可以转移到状态 f[i, j, k * 2 xor 1]。

    当前行不为最上行(即 i > 0)(实际代码中可以不用判断),此时若格 (i - 1, j) 未覆盖(即 k and 2w1 = 1),则可以覆盖格 (i - 1, j) 和格 (i, j),即状态 f[i, j - 1, k] (或状态 f[i - 1, w - 1, k]) 可以转移到状态 f[i, j, k * 2 xor 2w ]。

    设初始状态 f[-1, w - 1, 0] = 1,f[-1, w - 1, 1 .. 2w1 ] = 0,转移相当于方案数求和,则状态 f[h - 1, w - 1, 0] 即为答案。可以采用滚动数组优化,降低空间复杂度和编程复杂度。由于答案过大,故需用到超长整型保存答案。

    代码如下:

    #include<iostream> #include<stdio.h> using namespace std; long long f[2][2055]; int main() { int cur,h,w; while(true) { scanf("%d %d",&h,&w); if(h==0&&w==0) break; cur=0; for(int i=0;i<1<<w;i++) f[0][i]=f[1][i]=0; f[cur][0]=1; for(int i=0;i<h;i++) for(int j=0;j<w;j++) { if(j>0) for(int k=1;k<1<<w-1;k+=2) f[cur^1][k-1<<1]+=f[cur][k]; for(int k=0;k<1<<w-1;k++) f[cur^1][k<<1^1]+=f[cur][k],f[cur][k]=0, f[cur^1][k<<1]+=f[cur][k^1<<w-1],f[cur][k^1<<w-1]=0; cur^=1; } cout<<f[cur][0]<<endl; } return 0; }

    事实上,2 * 1 骨牌覆盖 n * m 棋盘的方案数有公式:1

    f(n,m)={n/2i=1m/2j=1[4cos2(iπn+1)+4cos2(jπm+1)]0if n is even, or m is even.if n is odd, and m is odd. 直接利用公式计算时需注意精度。代码如下:

    #include<iostream> #include<math.h> #include<stdio.h> using namespace std; #define PI (3.1415926535897932) int main() { int h,w;double ans; while(true) { scanf("%d %d",&h,&w); if(h==0&&w==0) break; ans=!((h&1)&(w&1)); for(int i=1;i<<1<=h;i++) for(int j=1;j<<1<=w;j++) ans*=4*pow(cos(i*PI/(h+1)),2)+4*pow(cos(j*PI/(w+1)),2); cout<<(long long)(ans+0.5)<<endl; } return 0; }
    M.E.Fischer, Statistical Mechaics of Demers on a Plane Lattice, Physical Review, 124(1961), 1664-1672. ↩
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