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枚举第一行的状态,进行试探,当最后一行都为0时,说明该方案可行。
还有一种方法是高斯消元。
转载分析:这个游戏的名字叫做Lights Out。一个板子上面有MxN个button,button也是灯。每次按下一个button,这个button和它的上下左右相邻button将同一时候切换各自的亮灭状态。给你一个初始状态,请给出一种方法,按某些button,使得全部的灯都灭。
这个游戏有一些技巧:
1、按button的顺序能够随便。
2、不论什么一个button都最多须要按下1次。由于按下第二次刚好抵消第一次,等于没有按。
这个问题能够转化成数学问题。
一个灯的布局能够看成一个0、1矩阵。以3x3为例:
0 1 0
1 1 0
0 1 1
表示一个布局。当中0表示灯灭,1表示灯亮。
每次按下button(POJ1222)或者叫一个宿舍关灯(0998),能够看成在原矩阵上加(模2加,就是按位异或)上一个例如以下的矩阵:
0 1 0
1 1 1
0 1 0
上述矩阵中的1表示按下第2行第2列的button时,作用的范围。假设按左上角的button,就是:
1 1 0
1 0 0
0 0 0
我们记L为待求解的原始布局矩阵。A(i,j)表示按下第i行第j列的button时的作用范围矩阵。在上述样例中,
L=
0 1 0
1 1 0
0 1 1
A(1,1)=
1 1 0
1 0 0
0 0 0
A(2,2)=
0 1 0
1 1 1
0 1 0
如果x(i,j)表示:想要使得L回到全灭状态,第i行第j列的button是否须要按下。0表示不按,1表示按下。那么,这个游戏就转化为例如以下方程的求解:
L + x(1,1)*A(1,1) + x(1,2)*A(1,2) + x(1,3)*A(1,3) + x(2,1)*A(2,1) + ... + x(3,3)*A(3,3) = 0
当中x(i,j)是未知数。方程右边的0表示零矩阵,表示全灭的状态。直观的理解就是:原来的L状态,经过了若干个A(i,j)的变换,终于变成0:全灭状态。
因为是0、1矩阵,上述方程也能够写成:
x(1,1)*A(1,1) + x(1,2)*A(1,2) + x(1,3)*A(1,3) + x(2,1)*A(2,1) + ... + x(3,3)*A(3,3) = L
这是一个矩阵方程。两个矩阵相等,充要条件是矩阵中每一个元素都相等。将上述方程展开,便转化成了一个9元1次方程组:
简单地记做:AA * XX = LL
这个方程有唯一解:
x(1,1) x(1,2) x(1,3)
x(2,1) x(2,2) x(2,3)
x(3,1) x(3,2) x(3,3)
=
1 1 1
0 0 0
0 0 1
也就是说,按下第一行的3个button,和右下角的button,就
能使L状态变成全灭状态。
对于固定行列的阵列来说,AA矩阵也是确定的。是否存在解,解是否唯一,仅仅与AA矩阵有关。对于唯一解的情形,仅仅要将LL乘以AA的逆矩阵就可以。详细求AA的逆矩阵的方法,能够用高斯消元法。 因为是0、1矩阵,上述方程也能够写成: 将1式两边同一时候加上一个L矩阵就能够变成 A(1,1)把矩阵 转化为一个列向量,L也转化为一个列向量, 将sigma xi*Ai=Li 相应位置的值相等就能够建立方程组了 X1*A(1,1)1+X2*A(1,2)1+X3*A(1,3)1+…………X30*A(30,30)1=L1; mod 2 X1*A(1,1)2+X2*A(1,2)2+X3*A(1,3)2+…………X30*A(30,30)2=L2; mod 2 X1*A(1,1)3+X2*A(1,2)3+X3*A(1,3)3+…………X30*A(30,30)3=L3 mod 2 ……. ……. ……. X1*A(1,1)30+X2*A(1,2)30+X3*A(1,3)30+…………X30*A(30,30)30=L30; mod 2 当中A(i,j)k 表示列向量A中第K个元素 这里的*表示点乘,Xi取(1,0) +表示模2加法,所以在高斯消元的时候能够用^异或运算
首先,我们能够把6*5个灯组成的矩阵看成是一个1*30的向量a 。 然后,对于每个开关 i ,我们也构造一个1*30的向量d(i),一个开关最多控制5个灯,当中开关状态改变则为1,不改变就为0,这样我们能够把30个开关的向量组成一个30*30的矩阵。 我们在构造一个30*1的向量ans,也就是我们要求的结果,ans[ i ]为1,表示须要按下第 i个开关,0表示不须要。这样ans*d=a(mod 2),(d 是30*30 的矩阵)就转化为解方程的问题了。 至于解方程,就没什么可说的了,就是用线代里面讲的方法就能够了。由于这里要模2,所以能够我们能够直接用计算机的异或运算。
#include <stdio.h> #include <iostream> #include <map> #include <set> #include <stack> #include <vector> #include <math.h> #include <string.h> #include <queue> #include <string> #include <stdlib.h> #include <algorithm> #define LL long long #define _LL __int64 #define eps 1e-12 #define PI acos(-1.0) #define C 240 #define S 20 using namespace std; int a[35][35]; int x[35]; int equ,var; void init() { memset(x,0,sizeof(x)); memset(a,0,sizeof(a)); } void Gauss() { int row,col,i,j; row = col = 0; while(row < equ && col < var) { for(i = row; i < equ; i++) if(a[i][col] != 0) break; if(i != row) { for(j = col; j <= var; j++) swap(a[row][j],a[i][j]); } if(a[row][col] == 0) { col++; continue; } for(int i = row+1; i < equ; i++) { if(a[i][col] == 0) continue; for(int j = col; j <= var; j++) a[i][j] ^= a[row][j]; } row++; col++; } for(i = var-1; i >= 0; i--) { x[i] = a[i][var]; for(j = i+1; j < var; j++) x[i] ^= (a[i][j]&&x[j]); } } int main() { int test; int num; scanf("%d",&test); for(int item = 1; item <= test; item++) { init(); for(int i = 0; i < 30; i++) scanf("%d",&a[i][30]); for(int i = 0; i < 5; i++) { for(int j = 0; j < 6; j++) { int num = i*6+j; a[num][num] = 1; if(i >= 1) a[num-6][num] = 1; if(i <= 3) a[num+6][num] = 1; if(j - 1 >= 0) a[num-1][num] = 1; if(j + 1 <= 5) a[num+1][num] = 1; } } equ = 30; var = 30; Gauss(); printf("PUZZLE #%d\n",item); for(int i = 0; i < 30; i++) { if(i % 6 == 5) { printf("%d",x[i]); printf("\n"); } else printf("%d ",x[i]); } } return 0; } |
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poj 1222 EXTENDED LIGHTS OUT(高斯消元)
原文:http://www.cnblogs.com/mfrbuaa/p/3893283.html