poj 2411 & 编程之美 4.2 瓷砖覆盖地板

题目链接
题意:用 1 * 2 的瓷砖覆盖 n * m 的地板,问共有多少种覆盖方式? 

 

思路:用2进制的01表示不放还是放,第i行只和i-1行有关,枚举i-1行的每个状态,推出由此状态能达到的i行状态:如果i-1行的出发状态某处未放,必然要在i行放一个竖的方块,所以我对上一行状态按位取反之后的状态就是放置了竖方块的状态。
然后用dfs搜索在i行放横着的方块的所有可能,并且把这些状态累加上i-1的出发状态的方法数,如果该方法数为0,直接continue。

 
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
  
/** n * m 的地板 */  
int n,m;  
  
/** dp[i][j] = x 表示使第i 行状态为j 的方法总数为x */  
__int64 dp[12][2049];  
  
/* 该方法用于搜索某一行的横向放置瓷砖的状态数,并把这些状态累加上row-1 行的出发状态的方法数 
 * @name row 行数  
 * @name state 由上一行决定的这一行必须放置竖向瓷砖的地方,s的二进制表示中的1 就是这些地方 
 * @name pos 列数 
 * @name pre_num row-1 行的出发状态为~s 的方法数 
 */   
void dfs( int row, int state, int pos, __int64 pre_num )  
{  
    /** 到最后一列  */  
    if( pos == m ){  
        dp[row][state] += pre_num;  
        return;  
    }  
  
    /** 该列不放 */  
    dfs( row, state, pos + 1, pre_num );  
  
    /** 该列和下一列放置一块横向的瓷砖 */  
    if( ( pos <= m-2 ) && !( state & ( 1 << pos ) ) && !( state & ( 1 << ( pos + 1 ) ) ) )  
        dfs( row, state | ( 1 << pos ) | ( 1 << ( pos + 1 ) ), pos + 2, pre_num );  
}  
int main()  
{     
    while( scanf("%d%d",&n,&m) && ( n || m ) ){  
        /** 对较小的数进行状压,已提高效率 */  
        if( n < m ){  
            n=n^m;  
            m=n^m;  
            n=n^m;  
        }  
  
        memset( dp, 0, sizeof( dp ) );  
  
        /** 初始化第一行 */  
        dfs( 1, 0, 0, 1 );  
  
        for( int i = 2; i <= n; i ++ )   
            for( int j = 0; j < ( 1 << m ); j ++ ){  
                if( dp[i-1][j] ){  
                    __int64 tmp = dp[i-1][j];  
  
                    /* 如果i-1行的出发状态某处未放,必然要在i行放一个竖的方块, 
                     * 所以我对上一行状态按位取反之后的状态就是放置了竖方块的状态 
                     */  
                    dfs( i, ( ~j ) & ( ( 1 << m ) - 1 ), 0, tmp ) ;  
                }  
                else continue;        
            }  
  
        /** 注意并不是循环i 输出 dp[n][i]中的最大值 */  
        printf( "%I64d\n",dp[n][(1<<m)-1] );   
  
    }  
    return 0;  
}  

Python Version:


def dfs(row, state, pos, prenum, maxcol, dp):
    #row: the current row
    #state: the state of the current line
    #pos: the pos of the current row
    #prenum: the count of dp[row-1][~state]
    if (pos == maxcol):
        dp[row][state] += prenum
        return

    #3 situations:
    #1. If the col in the previous row is not filled, it won't be considered in the dfs codes since we don't store of the previous line in dfs codes
    #2. No matter whether the col is filled, move to the next
    dfs(row, state, pos+1, prenum, maxcol, dp)
    #3. Fill two consecutive cols
    if ((pos+1 <= maxcol-1) and (state & (1 << pos) == 0) and  (state & (1 << (pos+1)) == 0) ):
        dfs(row, state | (1 << pos) | (1 << (pos+1)), pos+2, prenum, maxcol, dp)


def cal(m, n):
    if (m > n):
        m, n = n, m
    dp = [[0 for i in range(0, (1<<m)+1)] for j in range(0, n+1)]
    dfs(1, 0, 0, 1, m, dp)
    for i in range(2, n+1):
        for j in range(0, 1 << m):
            if (dp[i-1][j] != 0):
                #Consider situation 1 here:
                dfs(i, (~j) & ((1<<m)-1), 0, dp[i-1][j], m, dp)
    return dp[n][(1<<m)-1]

if __name__ == '__main__':
    res = cal(7,8)
    print(res)

 

扩展:
用p*q的瓷砖能覆盖M*N的地板的充要条件是:(这是一个判定问题,并不需要求方法数)
1。第一行和第一列可以被覆盖
2。m或n可以被p整除并且m或n可以被q整除
简单证明:
①当m(或n)被p 整除 & n(或m)被q 整除时,易知,一定能覆盖(一行行覆盖)
②当m(或n)被p * q 整除时,只要第一行的n 个格子能被覆盖,则一定能覆盖
③当①与②都不满足时,根据面积易知一定不能覆盖

也可以用反证法:

假设m*n被p*q的瓷砖铺满,那么一定

m= ap+bq

n=cp+dq

mn=acp^2+adpq+bcpg+bdq^2

mn=epq

假设a,b,c,d,e都不是0,而且a,b,c,d,p,q都是质数,那么acp=fq, bdq=gp, 但是这样的f,g是不存在的,所以a,c之一必定是0,b,d之一必定是0

 

更详细的参见下面的slides:
http://www-math.mit.edu/~rstan/transparencies/tilings.pdf
    原文作者:taoqick
    原文地址: https://blog.csdn.net/taoqick/article/details/22720783
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
点赞