[hihoCoder] 题目1 : 骨牌覆盖问题·二

时间限制:10000ms

单点时限:1000ms

内存限制:256MB

描述

上一周我们研究了2xN的骨牌问题,这一周我们不妨加大一下难度,研究一下3xN的骨牌问题?
所以我们的题目是:对于3xN的棋盘,使用1x2的骨牌去覆盖一共有多少种不同的覆盖方法呢?
首先我们可以肯定,奇数长度一定是没有办法覆盖的;对于偶数长度,比如2,4,我们有下面几种覆盖方式:

提示:3xN骨牌覆盖

输入

第1行:1个整数N。表示棋盘长度。1≤N≤100,000,000

输出

第1行:1个整数,表示覆盖方案数 MOD 12357

样例输入
62247088
样例输出
4037

在2xN的骨牌覆盖问题中,我们有递推式子 (0,1)xM^n=(f[n-1],f[n])。
我们考虑能否在3xN的情况下找到同样的式子。
但在实际的推导过程可以发现,对于3xN的覆盖,对应的f数值公式比2xN复杂太多。我们需要换个角度来思考推导公式。

在我们放置骨牌的过程中,一定是放好一行之后再放置下一行。根据摆放的方式,可能会产生很多种不同的形状,而这些形状之间是否具有某些递推关系呢?
如果他们存在一定的递推关系,则我们可以根据第i行的方案数来推导第i+1行的方案数。这样一行一行推导,直到第N行时不就得到了我们要求的方案数了么?
那么来研究一下是否存在这样的推导公式吧

假设我们已经放好了一些骨牌,对于当前最后一列(第i列)骨牌,可能有8种情况:

对于上面这8种状态,我们用数字来标记它们。以有放置骨牌的格子为1,未放置为0,转化为2进制数
以最下面一行作为1,则有:

接下来考虑如何放置骨牌,我们先将棋盘旋转一下。假设我们正在放置第i行的骨牌,那么会有下面3种方式:

灰色表示已经有的骨牌,绿色表示新放置的骨牌。
每一种放置方法解释如下,假设当第i行的状态为x,第i-1行的状态为y:

  • 第i行不放置,则前一行必须有放置的骨牌。x对应二进制位为0,y对应二进制位为1。
  • 第i行竖放骨牌,则前一行必须为空。x对应二进制位为1,y对应二进制位为0。
  • 第i行横向骨牌,则前一行必须两个位置均有骨牌,否则会产生空位。x对应二进制位为1,y对应二进制位为1。

举个例子:

对于第i行状态1,我们在第i+1行竖放两块骨牌之后便能到达状态6。
但是在这之中需要注意会出现下面这种情况:

这种情况看似是从状态1变成了状态0,其实是不对的。它不满足我们约定的放置方法,本质是第i行的状态1变成了第i行的状态7,而实际上我们应该放置的是第i+1行。
所以在枚举递推关系的时候一定要注意。
通过枚举8种状态到8种状态的转移,我们可以得到一个8x8的矩阵M(空白的地方均为0):

m[i][j]表示从状态i变成状态j的方案数。

现在我们有了M矩阵,接下来考虑边界情况。
在2xN的骨牌覆盖中,有(0, 1)作为初始向量A,那么在3xN中初始向量A是如何呢?
让我们先想想A向量所代表的含义。M矩阵表示状态到状态的转移,则A向量所表示的应该就是第0行各状态的方案数。
同理,对于A * M^n所求出的结果则应该表示为第n行各种状态的方案数。
那么A向量应该是多少呢?很显然,第0行在我们递推的过程中必须看作状态7才合理。故A向量表示为:
{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}
而对于我们寻求的答案,自然也是第n行放置为状态7的方案数了。

____________________________

其实仔细想想画一画也可以得到递推公式,假设奇数的方案数不为0,只要有一个方块达到奇数长度,就算是其中一个方案,那么有:

a[0] = 0;    a[1] = 2;     a[2] = 3;

对于奇数:a[i] = 2*a[i-1] + a[i-2];  对于偶数:a[i] = 3*a[i-2] + a[i-3];

为了节省空间可以用循环数组还存储结果。下面是AC的代码。

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3
 4 typedef unsigned long long ll;
 5 const ll MOD = 12357;
 6
 7 ll N;
 8 ll a[5];
 9
10 void solve() {
11     a[0] = 0;
12     a[1] = 2;
13     a[2] = 3;
14     for (int i = 3; i <= N; ++i) {
15         if (i & 1) {
16             a[i%5] = (2*a[(i-1+5)%5] + a[(i-2+5)%5]) % MOD;
17         } else {
18             a[i%5] = (3*a[(i-2+5)%5] + a[(i-3+5)%5]) % MOD;
19         }
20     }
21     if (N & 1) {
22         cout << "0" << endl;
23     } else {
24         cout << a[N%5] << endl;
25     }
26 }
27
28 int main() {
29     while (cin >> N) {
30         solve();
31     }
32     return 0;
33 }
时间: 2024-10-12 12:43:45

[hihoCoder] 题目1 : 骨牌覆盖问题·二的相关文章

题目1 : 骨牌覆盖问题&#183;二 (矩阵快速幂+分析状态的表示+题目的提示分析很好很经典)

题目1 : 骨牌覆盖问题·二 时间限制:10000ms 单点时限:1000ms 内存限制:256MB 描述 上一周我们研究了2xN的骨牌问题,这一周我们不妨加大一下难度,研究一下3xN的骨牌问题? 所以我们的题目是:对于3xN的棋盘,使用1x2的骨牌去覆盖一共有多少种不同的覆盖方法呢? 首先我们可以肯定,奇数长度一定是没有办法覆盖的:对于偶数长度,比如2,4,我们有下面几种覆盖方式: [week42_1.PNG] 提示:3xN骨牌覆盖 输入 第1行:1个整数N.表示棋盘长度.1≤N≤100,00

[hihoCoder] 题目1 : 骨牌覆盖问题&#183;一

时间限制:10000ms 单点时限:1000ms 内存限制:256MB 描述 骨牌,一种古老的玩具.今天我们要研究的是骨牌的覆盖问题:我们有一个2xN的长条形棋盘,然后用1x2的骨牌去覆盖整个棋盘.对于这个棋盘,一共有多少种不同的覆盖方法呢?举个例子,对于长度为1到3的棋盘,我们有下面几种覆盖方式: 提示:骨牌覆盖 提示:如何快速计算结果 输入 第1行:1个整数N.表示棋盘长度.1≤N≤100,000,000 输出 第1行:1个整数,表示覆盖方案数 MOD 19999997 样例输入 62247

hihoCode #1151 : 骨牌覆盖问题&#183;二

#1151 : 骨牌覆盖问题·二 Time Limit:10000ms Case Time Limit:1000ms Memory Limit:256MB 描述 上一周我们研究了2xN的骨牌问题,这一周我们不妨加大一下难度,研究一下3xN的骨牌问题?所以我们的题目是:对于3xN的棋盘,使用1x2的骨牌去覆盖一共有多少种不同的覆盖方法呢?首先我们可以肯定,奇数长度一定是没有办法覆盖的:对于偶数长度,比如2,4,我们有下面几种覆盖方式: 提示:3xN骨牌覆盖 输入 第1行:1个整数N.表示棋盘长度.

题目1 : 骨牌覆盖问题&#183;一 (线性递推+矩阵快速幂)

题目来源 hiho一下 第四十一周 正在进行: 2天05小时28分钟25秒 首页 题目列表 我的提交 排名 讨论 报名人数:1264 题目1 : 骨牌覆盖问题·一 时间限制:10000ms 单点时限:1000ms 内存限制:256MB 描述 骨牌,一种古老的玩具.今天我们要研究的是骨牌的覆盖问题: 我们有一个2xN的长条形棋盘,然后用1x2的骨牌去覆盖整个棋盘.对于这个棋盘,一共有多少种不同的覆盖方法呢? 举个例子,对于长度为1到3的棋盘,我们有下面几种覆盖方式: 提示:骨牌覆盖 提示:如何快速

hiho42 : 骨牌覆盖问题&#183;二

描述 上一周我们研究了2xN的骨牌问题,这一周我们不妨加大一下难度,研究一下3xN的骨牌问题?所以我们的题目是:对于3xN的棋盘,使用1x2的骨牌去覆盖一共有多少种不同的覆盖方法呢?首先我们可以肯定,奇数长度一定是没有办法覆盖的:对于偶数长度,比如2,4,我们有下面几种覆盖方式: 提示:3xN骨牌覆盖 输入 第1行:1个整数N.表示棋盘长度.1≤N≤100,000,000 输出 第1行:1个整数,表示覆盖方案数 MOD 12357 样例输入 62247088 样例输出 4037 提示:3xN骨牌

hihocoder 1151 骨牌覆盖问题 二 (矩阵快速幂)

思路见hihocoder,用的kuangbin的矩阵快速幂,一次AC,6的一笔. #include <algorithm> #include <iostream> #include <cstring> #include <cstdio> #include <string> #include <stack> #include <cmath> #include <queue> #include <set>

hihoCoder #1151 : 骨牌覆盖问题&#183;二 (矩阵快速幂,DP)

题意:给一个3*n的矩阵,要求用1*2的骨牌来填满,有多少种方案? 思路: 官网题解用的仍然是矩阵快速幂的方式.复杂度O(logn*83). 这样做需要构造一个23*23的矩阵,这个矩阵自乘n-1次,再来乘以初始矩阵init{0,0,0,0,0,0,0,1}后,变成矩阵ans{x,x,x,x,x,x,x,y},y就是答案了,而x不必管. 主要在这个矩阵的构造,假设棋盘是放竖直的(即n*3),那么考虑在第i行进行填放,需要考虑到第i-1行的所有可能的状态(注意i-2行必须是已经填满了,否则第i行无

骨牌覆盖问题&#183;二

时间限制:10000ms 单点时限:1000ms 内存限制:256MB 描述 上一周我们研究了2xN的骨牌问题,这一周我们不妨加大一下难度,研究一下3xN的骨牌问题?所以我们的题目是:对于3xN的棋盘,使用1x2的骨牌去覆盖一共有多少种不同的覆盖方法呢?首先我们可以肯定,奇数长度一定是没有办法覆盖的:对于偶数长度,比如2,4,我们有下面几种覆盖方式: 输入 第1行:1个整数N.表示棋盘长度.1≤N≤100,000,000 输出 第1行:1个整数,表示覆盖方案数 MOD 12357 样例输入 62

c实现:骨牌覆盖问题&#183;二

#include <stdio.h> long MOD = 12357; long N; long a[5]; void solve() { int i = 0; a[0] = 0; a[1] = 2; a[2] = 3; for (i = 3; i <= N; i++) { if (i & 1) { a[i%5] = (2*a[(i-1+5)%5] + a[(i-2+5)%5]) % MOD; } else { a[i%5] = (3*a[(i-2+5)%5] + a[(i-3