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        • 选择合适的枚举顺序
      • 例题
        • 题目 1 数组中和为0的对数
        • 题目 2 熄灯问题
  • 动态规划

目录

枚举

枚举(英语:Enumerate)是基于已有知识来猜测答案的一种问题求解策略。

枚举的思想是不断地猜测,从可能的集合中一一尝试,然后再判断题目的条件是否成立。

# 要点

# 给出解空间

建立简洁的数学模型。

枚举的时候要想清楚:可能的情况是什么?要枚举哪些要素?

# 减少枚举的空间

枚举的范围是什么?是所有的内容都需要枚举吗?

在用枚举法解决问题的时候,一定要想清楚这两件事,否则会带来不必要的时间开销。

# 选择合适的枚举顺序

根据题目判断。比如例题中要求的是最大的符合条件的素数,那自然是从大到小枚举比较合适。

# 例题

# 题目 1 数组中和为0的对数

一个数组中的数互不相同,求其中和为0的数对的个数。

解题思路

枚举两个数的代码很容易就可以写出来。

    for (int i = 0; i < n; ++i)
      for (int j = 0; j < n; ++j)
        if (a[i] + a[j] == 0) ++ans;
    
    1
    2
    3
    for i in range(0, n):
      for j in range(0, n):
          if(a[i] + a[j] == 0):
              ans = ans + 1
    
    1
    2
    3
    4
    // Make sure to add code blocks to your code group

    来看看枚举的范围如何优化。由于题中没要求数对是有序的,答案就是有序的情况的两倍(考虑如果 (a, b) 是答案,那么 (b, a) 也是答案)。对于这种情况,只需统计人为要求有顺序之后的答案,最后再乘上 就好了。

    不妨要求第一个数要出现在靠前的位置。代码如下:

      for (int i = 0; i < n; ++i)
        for (int j = 0; j < i; ++j)
          if (a[i] + a[j] == 0) ++ans;
      
      1
      2
      3
      for i in range(0, n):
        for j in range(0, i):
            if(a[i] + a[j] == 0):
                ans = ans + 1
      
      1
      2
      3
      4
      // Make sure to add code blocks to your code group

      不难发现这里已经减少了 的枚举范围,减少了这段代码的时间开销。

      我们可以在此之上进一步优化。

      两个数是否都一定要枚举出来呢?枚举其中一个数之后,题目的条件已经确定了其他的要素(另一个数)的条件,如果能找到一种方法直接判断题目要求的那个数是否存在,就可以省掉枚举后一个数的时间了。较为进阶地,在数据范围允许的情况下,我们可以使用桶1 (opens new window)记录遍历过的数。

        bool met[MAXN * 2];
        memset(met, 0, sizeof(met));
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
          if (met[MAXN - a[i]]) ans += 1;
          met[MAXN + a[i]] = true;
        }
        
        1
        2
        3
        4
        5
        6
        met = [False] * MAXN * 2
        for i in range(0, n):
            if met[MAXN - a[i]]:
                ans = ans + 1
            met[a[i] + MAXN] = True
        
        1
        2
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        4
        5
        // Make sure to add code blocks to your code group

        # 题目 2 熄灯问题

        熄灯问题: http://noi.openjudge.cn/ch0201/1813/

        解题思路

        为了叙述方便,为按钮矩阵中的每个位置分别指定一个坐标。用数组元素 puzzle[i][j] 表示位置 (i, j) 上灯的初始状态:1 表示灯是被点亮的;0 表示灯是熄灭的。用数组元素 press[i] [j] 表示为了让全部的灯都熄灭,是否要按下位置 (i, j) 上的按钮:1 表示要按下;0 表示不用按下。

        由于第 0 行、第 0 列和第 7 列不属于按钮矩阵的范围,没有按钮,可以假设这些位置上的灯总是熄灭的,按钮也不用按下。其它 30 个位置上的按钮是否需要按下是未知的。因此数组 press 共有 230种取值。从这么大的一个空间中直接搜索我们要找的答案,显然代价太大、不合适。

        我们从熄灯的规则中,发现答案中的元素值之间的规律。不满足这个规律的数组 press,就没有必要进行判断了。根据熄灯规则,如果矩阵 press 是寻找的答案,那么按照 press 的第一行对矩阵中的按钮操作之后,此时在矩阵的第一行上:

        • 如果位置 (1, j) 上的灯是点亮的,则要按下位置 (2, j) 上按钮,即 press[2] [j] 一定取 1;
        • 如果位置 (1, j) 上的灯是熄灭的,则不能按位置 (2, j) 上按钮,即 press[2] [j] 一定取 0。

        因为灯的最后状态(是否按它下一行开关之前)与周围灯是否按按钮有关,如 puzzle[i] [j],决定它最后状态的相关按钮为 press[i] [j-1] (左),press[i][j](它本身),press[i] [j+1](右),press[i-1][j](上),还有它最初的状态 puzzle[i] [j]。考虑到按两次按钮作用会抵消,需要取它们的和与2的余数,所以puzzle[i] [j] 最后状态公式为:

        puzzle[i][j] = (press[i][j-1]+press[i][j]+press[i][j+1]+press[i-1][j]+ puzzle[i] [j] ) % 2
        
        1

        而press[i+1] [j] 由 puzzle[i] [j] 的最后状态决定,灯亮着(值为1)就要关掉它,press值取1,灯是熄灭的(值为0)不用处理,press值取0,它们是相等的,所以press[i+1] [j] = puzzle[i] [j] 最后状态。

        这样依据 press 的第一、二行操作矩阵中的按钮,才能保证第一行的灯全部熄灭。而对矩阵中第三、四、五行的按钮无论进行什么样的操作,都不影响第一行各灯的状态。依此类推,可以确定 press 第三、四、五行的值。因此,一旦确定了 press 第一行的值之后,为熄灭矩阵中第一至四行的灯,其他行的值也就随之确定了。

        press 的第一行共有 64(2^7)种取值,分别对应唯一的一种 press 取值,使得矩阵中前四行的灯都能熄灭。只要对这 64种情况进行判断就可以了:如果按照其中的某个 press对矩阵中的按钮进行操作后,第五行的所有灯也恰好熄灭,则找到了答案。

        我们这样来判断第五行灯是否是熄灭的,如puzzle[5] [j], 它的最终状态由按钮press[5] [j-1] (左),press[5][j](它本身),press[5] [j+1](右),press[4] [j](上)决定,如果puzzle[5] [j]原先亮着(值为1),那么决定它最终状态的按钮作用互相抵消后,某一个按钮仍然需要是按下的(值为1),如果puzzle[5] [j]原先熄灭的(值为0),那么决定它最终状态的按钮作用互相抵消后,没有按钮是按下的(值为0)。判断公式为:

        if ( puzzle [5] [j] == ( press [5] [j-1] + press [5] [j] + press [5] [j+1] + press [4] [j] )
        
        1

        如果是相等的,则该灯是熄灭的,否则它还是亮着的。

        参考代码(C++):

        #include<stdio.h>
        int press[6][8];
        int puzzle[6][8];
        
        bool guess(){
            int i,j;
            for(i=2;i<=5;i++)
            {
                for(j=1;j<=6;j++)
                {
                    // 根据同列的上一行灯的最后状态,来决定是否按按钮
                    press[i][j] = ( press[i-1][j]
                                    + puzzle[i-1][j]
                                    + press[i-1][j-1]
                                    + press[i-2][j]
                                    + press[i-1][j+1] ) %2;
                }
            }
        
            for(j=1;j<=6;j++) 
            {
                // 逐一判断第五行的灯是否都熄灭               
                if( puzzle[5][j] != (press[5][j] + press[5][j-1] + press[5][j+1] + press[4][j]) %2 )
                    return false;
            }
        
            return true;
        }
        
        void process() {
        
            int c;
            for(c=1; c<=6; c++)
                press[1][c]=0;
        
            while( !guess() ) 
            {
                // 采用二进制进位的算法,从000000 - 111111枚举第一行按钮的方式
                press[1][1]++;
                c=1;                
                while(press[1][c]>1)
                {
                    press[1][c]=0;
                    c++;
                    press[1][c]++;
                }
        
        
            }
        }
        
        int main(){
            int t,i,n,j;
            // 初始化0行的所有元素
            for(i=0;i<8;i++)
            press[0][i]=puzzle[0][i]=0;
            // 初始化0列,7列的所有元素
            for(i=1;i<6;i++)
                press[i][0]=puzzle[i][0]=press[i][7]=puzzle[i][7]=0;
        
            for(i=1;i<=5;i++)
                for(j=1;j<=6;j++)
                    scanf("%d",&puzzle[i][j]);
        
            process();
        
            for(i=1;i<=5;i++){
                for(j=1;j<=6;j++){
                    printf("%d ",press[i][j]);
                }
                printf("\n");
            }
        
            return 0;
        }
        
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