• Complete Search 枚举搜索


    Complete Search 枚举搜索

    译 by Lucky Crazy

    思想:

    写枚举搜索时应遵循KISS原则(Keep it simple stupid,译为“写最单纯愚蠢的程序”,意思是应把程序写得尽量简洁),竞赛时写程序的最终目标就是在限制时间内求出解,而不需太在意否还有更快的算法。

    枚举搜索具有强大的力量,他用直接面向答案并尝试所有方案的方法发现答案。这种算法几乎总是解题时你第一个想到的方法。如果它能在规定的时间与空间限制内找出解,那么它常常很容易编写与调试。这就意味着你可以有时间去解答其他难题,即那些不能显示枚举算法强大的题目。

    如果你面对一道可能状态小于两百万的题目,那么你可以考虑使用枚举搜索。尝试所有的状态,看看它们是否可行。

    小心!小心!

    有时,题目不会直接要求你使用枚举算法。

    例题1:派对灯 [IOI 98]

    在一次IOI派对上有N个灯和4个灯开光,第一个开关可以使所有灯改变状态(关上开着的灯,开启关着的灯),第二个开关可以改变所有偶数位上灯的状态,第三个开关可以改变所有奇数位上灯的状态,第四个开关控制着灯1、4、7、10……(3n+1)。

    告诉你N的值和所有按开关的次数(小于10,000次)。并告诉你某些灯的状态(例如:7号灯是关着的,10号灯是开着的)请编程输出所有灯可能的最后状态。

    很明显,每次按开关你都要偿试4种可能。那么总共要试 410000 次(大约 106020),那意味着你没有足够的时间去使用枚举搜索,但是我们将枚举方法改进一下,那就可以使用枚举了。因为无论有多少个灯,由于开关控制的特殊性,都会出现6个灯一次循环的情况,即1号灯的状态永远与7号灯,13号灯,19号灯……相同,2号灯的状态也永远与8号灯,14号灯,20号灯……相同。同样,无论你按了多少次开关,按同一个开关两次就相当于没有按该开关,那么每一个开关就只需要考虑按一次或没有按,那么这题的枚举量就很小了。

    例题2: 时钟调整 [IOI 94]

    有九个钟被摆放在一个3 X 3的矩阵中,它们各自指向12:00,9:00,6:00,3:00中的一种,你的目的是将它们的指针全部调向12:00。很遗憾,每一次调整你都只能从九种调整方案中选择一种执行(九种方案已被从1到9编号),每一种方案可以改变固定钟的状态(例如:方案1控制钟1,2,3,方案2控制钟1,4,7,方案3控制钟5,6,8,9……),即将方案指定的所有钟向前拨快3小时(使时针向顺时针方向旋转90度),请你输出一个数列,使得按该数列表示方案执行后,所有钟都指向12:00。并且如果把整个序列看作一个数,要求该数最小。

    最容易想到的方法是用递归枚举1到9的方案在该步使用。很可怕,由于递归的层数在此没有限定,所以将用掉 9k 的时间(k为层数),那可能是相当巨大的。其实,不用紧张,细心的你一定会发现:当一个方案执行4次后,就相当于没有执行,又因为题目要求输出最优解,那么任意一个方案都没有必要4次以上执行。也就是说,只需要枚举每一个方案的4种情况(没执行,执行1,2,3次)就可以了。他仅有49 ,约262,072此枚举,我们的计算机1s内就可以算完,应该算是极快了。

    类似问题:

    挤牛奶 [USACO 1996 初赛]

    给出一个挤牛奶的顺序(农夫 A 在 300 秒到 1000秒时挤牛奶, 农夫 B从 700 秒到 1200秒),要求输出:

    最长的有人挤牛奶的时间。

    最长的没人挤牛奶的时间。

    完全数牛与完全数牛群 [USACO 1995 决赛]

    如果一个数可以由它的某几个约数相加得到,那么我们叫它完全数,如28 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14。而一对完全对数就是指两个数都可以由对方的约数相加得出。同样一个完全数组就是一个数组的第一个数可以由第二个数的约数加和得到,第二个数也可以由第三个数的约数相加得到……最后一个数可以由第一个数的约数加和得到。

    现在Farmer John已经将它的牛儿们编好了号(1到32000)请找出其中所有的完全数牛与完全数牛群。

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