NOIP2014普及組複賽子矩陣解題報告

題目描述

給出如下定義:

1.子矩陣:從一個矩陣當中選取某些行和某些列交叉位置所組成的新矩陣(保持行與列的相對順序)被稱爲原矩陣的一個子矩陣。

例如,下面左圖中選取第24行和第245列交叉位置的元素得到一個2*3的子矩陣如右圖所示。

 

2.相鄰的元素:矩陣中的某個元素與其上下左右四個元素(如果存在的話)是相鄰的。

3.矩陣的分值:矩陣中每一對相鄰元素之差的絕對值之和。

本題任務:給定一個nm列的正整數矩陣,請你從這個矩陣中選出一個rc列的子矩陣,使得這個子矩陣的分值最小,並輸出這個分值。

輸入格式

第一行包含用空格隔開的四個整數nmrc,意義如問題描述中所述,每兩個整數之間用一個空格隔開。

接下來的n行,每行包含m個用空格隔開的整數,用來表示問題描述中那個nm列的矩陣。

輸出格式

輸出共1行,包含1個整數,表示滿足題目描述的子矩陣的最小分值。

輸入樣例1

5 5 2 3

9 3 3 3 9

9 4 8 7 4

1 7 4 6 6

6 8 5 6 9

7 4 5 6 1

輸出樣例1

6

【樣例說明】

該矩陣中分值最小的23列的子矩陣由原矩陣的第4行、第5行與第1列、第3列、第4列交叉位置的元素組成,爲

6 5 6

7 5 6

其分值爲|6−5| + |5−6| + |7−5| + |5−6| + |6−7| + |5−5| + |6−6| =6

輸入樣例2

7 7 3 3 

7 7 7 6 2 10 5

5 8 8 2 1 6 2

2 9 5 5 6 1 7

7 9 3 6 1 7 8

1 9 1 4 7 8 8

10 5 9 1 1 8 10

1 3 1 5 4 8 6

輸出樣例2

16

【樣例說明】

該矩陣中分值最小的33列的子矩陣由原矩陣的第4行、第5行、第6行與第2列、第6列、第7列交叉位置的元素組成,選取的分值最小的子矩陣爲

9 7 8

9 8 8

5 8 10

【數據說明】

對於50%的數據,1 n 121 m 12,矩陣中的每個元素1 a[i][j] 20

對於100%的數據,1 n 161 m 16,矩陣中的每個元素1 a[i][j] 1,0001 r n1 c m

【算法分析】

n m 都不超過 16,可以用 16 位二進制數來表示一行是否被選用(列也可以)。在選定若干行後,再看選列的最優方案。暴搜的時間複雜度O(C(16,8)(C(16,8)+m3))108,顯然會超時。

但是如果只枚舉行或者只枚舉列,再結合狀態動規算法還是可以的。

對於多維問題,容易想到的方法是降維。


//新華信奧:因程序的複雜,轉換的代碼不保證能直接編譯運行
//也不能保證成功率百分百,僅做學習參考,部分代碼可略做修改後運行

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <cstring>
using namespace std;

int i,j,k,n,m,n1,m1,ans;
matrix<0,16,0,16,int> dp,a,f;
matrix<0,16,1,16,1,16,int> hc;
int  b,lc[17+ 0];
int Min(int a,int b)
{

  int Min_result;
  if (a>b)  Min_result=b;
  else Min_result=a;
  return Min_result;
}
void ddp()
{

  int i,j,k,Max;

  fillchar(f,sizeof_(f),0);
  fillchar(lc,sizeof_(lc),0);
  fillchar(dp,sizeof_(dp),0);
  for( i=1; i <= m; i ++)
    for( j=1; j <= n1-1; j ++)
      lc[i]=lc[i]+abs(a[b[j+1]][i]-a[b[j]][i]);
  for( i=1; i <= m; i ++)
    for( j=i+1; j <= m; j ++)
      for( k=1; k <= n1; k ++)
        f[i][j]=f[i][j]+hc[b[k]][i][j];
  for( i=1; i <= m; i ++)
    dp[i][1]=lc[i];
  for( i=2; i <= m; i ++)
    for( j=2; j <= m1; j ++)
      if (i>=j)
      {
        dp[i][j]=Maxint;
        for( k=j-1; k <= i-1; k ++)
          dp[i][j]=Min(dp[i][j],dp[k][j-1]+lc[i]+f[k][i]);
      }
  for( i=m1; i <= m; i ++)
    if (dp[i][m1]<ans)  ans=dp[i][m1];
}
void jw(int ii)
{

  ++(b[ii]);
  if (ii>=0)
    if (b[ii]>(n-n1+ii))
    {
      jw(ii-1);
      b[ii]=b[ii-1]+1;
    }
}
int main()
{
  cin >> n >> m >> n1 >> m1;
  for( i=1; i <= n; i ++)
    for( j=1; j <= m; j ++)
    {
      cin >> a[i][j];
      for( k=1; k <= j-1; k ++)
        hc[i][k][j]=abs(a[i][j]-a[i][k]);
    }
  for( i=1; i <= n1; i ++)
    b[i]=i;
  ans=100000000;
  while (b[0]==0)
  {
    ddp();
    jw(n1);
  }
  cout<< ans;
  system("pause");
  return 0;
}

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