「CodePlus 2018 3 月赛」白金元首与莫斯科

题目描述

莫斯科吹的寒风 / 仿佛昨日那场梦 / 啊你还会记得我吗
1941.12.
寒冷刺骨的天气、疲惫不堪的军队……包围首都的作战计划陷入了困境。空军或许是拯救战况的最后希望了，元首 Adolf 想道。

在一个 $n \times m$ 的网格区域中存在一个陆军单位需要补给，区域中的每个格子为空地或障碍物中的一种。航空舰队需要派遣若干运输机前往此区域，每一架运输机可以向两个相邻（有一条公共边）的空地投放物资。为防止不必要的损坏，一个标记为空地的格子至多只能得到一次投放。

由于天气原因，陆军单位所在的确切位置并不能确定。因此元首想知道，对于每个空地格子，当陆军单位在其中（视作障碍物）时，用若干（可以为 $0$）架运输机向其余空地投放任意数量的物资的不同方案数。两个投放方案不同，当且仅当存在一个格子在一个方案中被投放而另一方案中未被投放，或存在两个被投放的格子，在一个方案中被同一架运输机投放而在另一方案中非然。若仍有疑问，请参考「样例 1 解释」。

你需要编写程序帮助元首计算这些值对 $10^9+7$ 取模的结果。

输入格式

从标准输入读入数据。

第 $1$ 行：两个空格分隔的正整数 $n,m$ —— 网格区域的行数和列数。
接下来 $n$ 行：其中第 $i$ 行包含 $m$ 个空格分隔的整数 $A_{i1},A_{i2},\ldots,A_{im}$ —— 其中 $A_{ij} = 0$ 表示第 $i$ 行第 $j$ 列的格子为空地; $A_{ij} = 1$表示该格为障碍物。

输出格式

输出到标准输出。

对于每组数据输出 $n$ 行，第 $i$ 行包含 $m$ 个空格分隔的整数 $B_{i1}, B_{i2}, \ldots, B_{im}$ —— 若第 $i$ 行第 $j$ 列的格子为空地, $B_{ij}$ 为该格变为障碍物后投放的方案数；否则 $B_{ij} = 0$。

样例

样例 1 输入

2 4
0 0 0 0
0 0 0 1

样例 1 输出

14 13 10 22
15 11 17 0

样例 1 解释

以第 $2$ 行第 $1$ 列的空地格为例，其变为障碍物后的网格如下图，其中白色格子代表空地，黑色格子代表障碍物。

15 种方案如下图所示，不同颜色代表不同运输机的投放位置。

样例 2 输入

样例 2 输出

1882 827 1523 0 0
0 1189 791 1529 0
0 1106 979 823 1315
1810 899 1136 1075 1189

数据范围与提示

对于所有数据，有 $1 \leq n, m \leq 17$，$A_{ij} \in {0, 1}$。

子任务编号	分值	$n$	$m$
1	10	$\leq 2$	$\leq 17$
2	8	$\leq 5$	$\leq 5$
3	6	$\leq 9$	$\leq 9$
4	9	$\leq 12$	$\leq 12$
5	17	$\leq 15$	$\leq 15$
6	17	$\leq 16$	$\leq 16$
7	33	$\leq 17$	$\leq 17$

“Von allem Anfang an bin ich nur verraten und betrogen worden!”

题面与史实不尽相符。

来自 CodePlus 2018 3 月赛，清华大学计算机科学与技术系学生算法与竞赛协会荣誉出品。
Credit：idea/吕时清　命题/吕时清　验题/吕欣，王聿中
Git Repo：https://git.thusaac.org/publish/CodePlus3
感谢腾讯公司对此次比赛的支持。

题解

首先我们可以想到这道题一定是用插头$DP$

那么我们定义插头的状态 $1$ 为这个方向的格子与它为一架运输机投放
然后转移时注意一下合法性就可以了，很是简单的一道 $DP$
这样的话枚举每一个格子为障碍。
时间复杂度为 $O(n^2m^22^{m+1})$

但是这样并不能 $A$ 掉这道题，事实上，在 LibreOJ 它只能拿到 $33$ 分的好成绩。

33pts

正解
我们发现每次只有一个点不同
然后我们可以考虑合并。

我们正反分别进行一次插头$DP$ 将所有的状态储存下来
在考虑一个块的时候

将正反的 $DP$ 值乘起来就好了
需要判断一下合法性

时间复杂度$O(nm2^{m+1}+nm2^{m+1})$

没了

#include <cstdio>
#include <stdint.h>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
inline int read()
{
    int x=0,f=1;char ch=getchar();
    while (ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    while (ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
    return x*f;
}
const int MAXN = 200000, BASE = 76543;
const int32_t MOD = 1e9 + 7;
int f[20][20][(1 << 18) + 1], g[20][20][(1 << 18) + 1];
int a[20][20], ans[20][20];
// int tmp[(1 << 18) + 1];
int DP1(int n, int m)
{
    // f[0].clear();
    int M = (1 << (m + 1)) - 1;
    f[1][0][0] = 1;
    // int now = 0;
    // int Ans = 0;
    register int32_t k = 0, i, j;
    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        for (j = 1; j <= m; j++)
        {
            // now ^= 1;
            // f[now].clear();
            for (k = 0; k <= M; k++)
            {
                int S = k;
                int Sum = f[i][j - 1][k];
                char L = (S >> (j - 1)) & 1, U = (S >> j) & 1;
                if (a[i][j])
                {
                    if (L == 0 && U == 0)
                        f[i][j][S] = (f[i][j][S] + Sum) % MOD;
                    continue;
                }
                else if (L == 1 && U != 1)
                {
                    int nxt = S ^ (1 << (j - 1));
                    f[i][j][nxt] = (f[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                }
                else if (L != 1 && U == 1)
                {
                    int nxt = S ^ (1 << j);
                    f[i][j][nxt] = (f[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                }
                else if (L != 1 && U != 1)
                {
                    int nxt = S ^ (1 << (j - 1));
                    if (i != n)
                        f[i][j][nxt] = (f[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                    nxt = S ^ (1 << j);
                    if (j != m) 
                        f[i][j][nxt] = (f[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                    f[i][j][S] = (f[i][j][S] + Sum) % MOD;
                }
                // if (S == 0)
                //     Ans += Sum;
            }
        }
        for (int k = 0; k <= M; k++)
            f[i + 1][0][k << 1] = f[i][m][k];
        // for (k = 0; k < f[now].p; k++)
        //     f[now].v[k].Id <<= 1;
    }
    return f[n][m][0];
}

// f->g
int DP2(int n, int m)
{
    // f[0].clear();
    int M = (1 << (m + 1)) - 1;
    g[n][m + 1][0] = 1;
    // int now = 0;
    // int Ans = 0;
    register int32_t k = 0, i, j;
    for (i = n; i >= 1; i--)
    {
        for (j = m; j >= 1; j--)
        {
            // now ^= 1;
            // f[now].clear();
            for (k = 0; k <= M; k++)
            {
                int S = k;
                int Sum = g[i][j + 1][k];
                char L = (S >> (j - 1)) & 1, U = (S >> j) & 1;
                if (a[i][j])
                {
                    if (L == 0 && U == 0)
                        g[i][j][S] = (g[i][j][S] + Sum) % MOD;
                    continue;
                }
                else if (L == 1 && U != 1)
                {
                    int nxt = S ^ (1 << (j - 1));
                    g[i][j][nxt] = (g[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                }
                else if (L != 1 && U == 1)
                {
                    int nxt = S ^ (1 << j);
                    g[i][j][nxt] = (g[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                }
                else if (L != 1 && U != 1)
                {
                    int nxt = S ^ (1 << (j - 1));
                    if (j != 1)
                        g[i][j][nxt] = (g[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                    nxt = S ^ (1 << j);
                    if (i != 1) 
                        g[i][j][nxt] = (g[i][j][nxt] + Sum) % MOD;
                    g[i][j][S] = (g[i][j][S] + Sum) % MOD;
                }
                // if (S == 0)
                //     Ans += Sum;
            }
        }
        for (int k = M; k >= 0; k--)
        // {
            g[i - 1][m + 1][k >> 1] = g[i][1][k];
            // printf ("%d %d %d %d\n", k >> 1, k, g[i - 1][m + 1][k >> 1], g[i][1][k]);
        // }
        // for (k = 0; k < f[now].p; k++)
        //     f[now].v[k].Id <<= 1;
    }
    return g[1][1][0];
}
int main()
{

    char n = read(), m = read();
    register int i, j, k;
    for (i = 1; i <= n; i++)
        for (j = 1; j <= m; j++)
            a[i][j] = read();
    DP1(n, m), DP2(n, m);
    int M = (1 << (m + 1)) - 1;
    for (i = 1; i <= n; i++)
        for (j = 1; j <= m; j++)
        {
            if (a[i][j]) continue;
            int Sum = 0;
            for (k = 0; k <= M; k++)
            {
                char L = (k >> (j - 1)) & 1, U = (k >> j) & 1;
                if (L == 0 && U == 0)
                    (Sum += 1ll * f[i][j - 1][k] * g[i][j + 1][k] % MOD) %= MOD;
            }
            ans[i][j] = Sum;
        }
    for (i = 1; i <= n; i++)
        for (j = 1; j <= m; j++)
            printf ("%d%c", ans[i][j], " \n"[j == m]);
    // while (1);
}