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【02NOIP普及组】过河卒
核心思想:
对于此类棋盘问题,一般可以考虑 dp动态规划、dfs深搜 和 bfs广搜。
解法一:dp动态规划
方法:从起点开始逐步计算到达每个位置的路径数。对于每个位置,它的路径数 等于 左边和上边位置的路径数之和(如果存在的话),同时要考虑到不能走被禁止的位置。
状态转移方程:
d
p
[
i
]
[
j
]
=
d
p
[
i
−
1
]
[
j
]
+
d
p
[
i
]
[
j
−
1
]
dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1]
dp[i][j]=dp[i−1][j]+dp[i][j−1]
状态初始化:
第0行只能从左边转移过来;
第0列只能从上面转移过来;
dp[0][0]为1,表示自己到自己有1种方法。
注意:计算马的屏蔽坐标时不要遗漏马本身
特别注意:虽然只有20个格子,但本题的结果数据很大。开 int 只能60分,需要 开 long long 方能100分。
题解代码:
#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int N = 25;
ll dp[N][N]; // 不开 long long 见祖宗
bool hasBlock[N][N]; // hasBlock[i][j] 为true,表示该位置被马控制了,不能走
// 计算不能走的区域(本题为马的控制区域)
void cmp(int x, int y, int n, int m)
{
int dx[] = {1, 2, 2, 1, -1, -2, -2, -1};
int dy[] = {2, 1, -1, -2, -2, -1, 1, 2};
hasBlock[x][y] = true; // 马本身的坐标屏蔽
for (int i = 0; i < 8; i++)
{
int nx = x + dx[i];
int ny = y + dy[i];
if (nx >= 0 && nx <= n && ny >= 0 && ny <= m)
hasBlock[nx][ny] = true; // 马控制的8个区域不能走
}
}
int main()
{
int n, m, x, y;
scanf("%d %d %d %d", &n, &m, &x, &y);
cmp(x, y, n, m); // 先标记所有不能走的区域
memset(dp, 0, sizeof(dp));
dp[0][0] = 1; // 初始化第一个
for(int j = 1; j <= m; j++)
if(!hasBlock[0][j]) dp[0][j] = dp[0][j-1]; // 初始化第一行
for(int i = 1; i <= n; i++)
if(!hasBlock[i][0]) dp[i][0] = dp[i-1][0]; // 初始化第一列
for (int i = 1; i <= n; i++)
for (int j = 1; j <= m; j++)
if (!hasBlock[i][j])
dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1]; // 状态转移方程
cout << dp[n][m] << endl;
return 0;
}
解法二:dfs深搜
方法:dfs深搜的思路和动态规划类似。从起点开始向下深搜,令 dfs(x, y) 的返回值表示从(x, y)到终点的路径数,则 dfs(x, y) = dfs(x + 1, y) + dfs(x, y + 1);
即 (x, y)到终点的 路径数 等于 它 右边和下边位置的路径数之和(如果存在的话),同时要考虑到不能走被禁止的位置。
注意:为了减少重复计算,采用 记忆化搜索,即
f
[
x
]
[
y
]
=
d
f
s
(
x
+
1
,
y
)
+
d
f
s
(
x
,
y
+
1
)
;
r
e
t
u
r
n
f
[
x
]
[
y
]
;
f[x][y] = dfs(x + 1, y) + dfs(x, y + 1); return f[x][y];
f[x][y]=dfs(x+1,y)+dfs(x,y+1);returnf[x][y];
这样下一次再深搜到 (x, y)时,可以直接返回f[x][y],不需要再继续dfs。
特别注意:因为 dfs(x, y) 有返回值,所以 dfs 的返回值 类型同样不能是 int,要 开成 long long ,否则只有60%分数。
题解代码:
#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int N = 25;
int n, m, x, y;
ll f[N][N]; // 不开 long long 见祖宗; f[i][j] 表示从(i, j)走到(n, m)需要的步数
bool hasBlock[N][N] = {0}; // 标记已访问的点
// 深度优先搜索函数
ll dfs(int x, int y) // 此处要用到dfs的返回值,不开 long long 见祖宗
{
if(f[x][y] != 0) return f[x][y]; // 记忆化搜索。算过的就不要再算了
if(x == n && y == m) // 如果到了终点,就返回1,表示有一种方案
return 1;
if(hasBlock[x][y] || x > n || y > m) // 遇到不可行的点,返回0,表示无方案
return 0;
// 本题只能向右和向下,不存在回路,所以不需要visit数组标记是否访问过
f[x][y] = dfs(x + 1, y) + dfs(x, y + 1); // 向下移动 +向右移动
return f[x][y];
}
void cmp(int x, int y, int n, int m)
{
int dx[] = {1, 2, 2, 1, -1, -2, -2, -1};
int dy[] = {2, 1, -1, -2, -2, -1, 1, 2};
hasBlock[x][y] = true; // 马本身的坐标屏蔽
for (int i = 0; i < 8; i++)
{
int nx = x + dx[i];
int ny = y + dy[i];
if (nx >= 0 && nx <= n && ny >= 0 && ny <= m)
hasBlock[nx][ny] = true; // 马控制的8个区域不能走
}
}
// dfs
int main()
{
scanf("%d %d %d %d", &n, &m, &x, &y);
cmp(x, y, n, m); // 计算不能走的区域
memset(f, 0, sizeof(f)); // 初始化
cout << dfs(0, 0);
return 0;
}
解法三:bfs广搜
方法:从起点(0, 0)开始向右(向下)广搜。令 f[i][j] 表示从(0, 0)走到(i, j)的方案数,则 f[n][m]就是最终要输出的方案数。
我们知道,任何一个坐标要么从上面过来,要么从左面过来(如果存在的话,同时要考虑到不能走被禁止的位置)。所以走到当前位置的方案总数,是走到上面位置的方案总数 + 走到左边位置的方案总数。
核心:在将某个坐标加入广搜队列之前,要先判断该坐标是否已经在队列中。如果不在,就加入队列。如果已经在,就不要重复入队列,只需要更新该(i, j)的 f[i][j] 即可。这样一来,当(i , j)从队列中弹出并参与向后传递时,f[i][j] 的数值是完整的。
我们可能会担心:(i, j) 上一次入队已经出队了,那判断(i, j)是否在队列中是否还有意义。
我们简单模拟一下队列里面的坐标,如下图所示。会发现在栈中,第二次(i, j) 入队列时,第一个(i, j) 还没出队。所以,上述担心不存在。
#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
typedef pair<int, int> PII;
const int N = 25;
int n, m;
ll f[N][N]; // 不开 long long 见祖宗 ; f[i][j] 表示从(0, 0)走到(i, j)的方案数
bool hasBlock[N][N] = {0}; // 标记已访问的点
bool vis[N][N]; // vis[i][j]=true表示坐标(i, j)已经在队列中。用于控制同一个坐标不要重复出现在队列里
// 深度优先搜索函数
void bfs(int a, int b) // 此处要用到dfs的返回值,不开 long long 见祖宗
{
int dx[] = {1, 0}; // 向右和向下的移动方向
int dy[] = {0, 1};
queue<PII> q;
f[0][0] = 1; // 初始化,从(0, 0)走到(0, 0)有1种方案
vis[0][0] = true;
q.push({0, 0});
while (!q.empty())
{
PII u = q.front();
q.pop();
int x = u.first;
int y = u.second;
for (int i = 0; i < 2; i++)
{ // 只能向右和向下
int nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
if (nx >= 0 && nx <= n && ny >= 0 && ny <= m && !hasBlock[nx][ny])
{
if (vis[nx][ny] == false) // 如果下一个坐标还没入队列
{
vis[nx][ny] = true;
f[nx][ny] = f[x][y]; // 则走到当前坐标的方案数就是走到下一个坐标的方案数
q.push({nx, ny}); // 将下一个坐标入队列
}
else
f[nx][ny] += f[x][y]; // 如果下一个坐标已经在队列中,则不重复入队列,但是需累加当前坐标的方案数
}
}
}
}
void cmp(int x, int y, int n, int m)
{
int dx[] = {1, 2, 2, 1, -1, -2, -2, -1};
int dy[] = {2, 1, -1, -2, -2, -1, 1, 2};
hasBlock[x][y] = true; // 马本身的坐标屏蔽
for (int i = 0; i < 8; i++)
{
int nx = x + dx[i];
int ny = y + dy[i];
if (nx >= 0 && nx <= n && ny >= 0 && ny <= m)
hasBlock[nx][ny] = true; // 马控制的8个区域不能走
}
}
// bfs
int main()
{
int x, y;
scanf("%d %d %d %d", &n, &m, &x, &y);
cmp(x, y, n, m); // 计算不能走的区域
memset(f, 0, sizeof(f)); // 初始化
bfs(0, 0);
cout << f[n][m];
return 0;
}