• P5664 Emiya 家今天的饭 题解


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    简要题意:

    对每种菜有对应的若干种烹饪方法,用二维矩阵表示。求:每种食材用不超过 (lfloor frac{k}{2} floor) 次,至少炒一道菜,烹饪方法互不相同的个数。

    算法一

    注意到,对于 (32 \%) 的数据,(n leq 10)(m leq 3).

    这部分我们可以试试暴力。

    暴力的注意点是,烹饪方法是独立的,因此对每个烹饪方法进行分别计算。

    具体见代码。

    时间复杂度:(O((m+1)^n)).

    实际得分:(32pts).

    #pragma GCC optimize(2)
    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    
    const int N=2e3+1;
    const int MOD=998244353;
    typedef long long ll;
    
    inline int read(){char ch=getchar();int f=1;while(ch<'0' || ch>'9') {if(ch=='-') f=-f; ch=getchar();}
    	int x=0;while(ch>='0' && ch<='9') x=(x<<3)+(x<<1)+ch-'0',ch=getchar();return x*f;}
    
    int h[N],n,m; //h[i] 表示烹饪方法的选择种数
    ll ans=0; int a[N][N];
    
    inline void dfs(int dep,int sum,int x,int y) {
        // dep 是正在决策的一行(即烹饪方法),sum 是方案数,x 是要选的行数,y 是已选的行数
    	if(x==y) {
    		ans=(ans+sum)%MOD; return;
    	} if(dep>n) return;
    	for(int i=1;i<=m;i++)
    		if(h[i]+1<=x/2) { //要求不超过一半
    			h[i]++;
    			dfs(dep+1,(1ll*sum*a[dep][i])%MOD,x,y+1); //乘法原理
    			h[i]--; //注意减回去,不要影响回溯
    		} dfs(dep+1,sum,x,y); //否则不选
    }
    
    int main(){
    	n=read(),m=read();
    	for(int i=1;i<=n;i++)
    	for(int j=1;j<=m;j++) a[i][j]=read();
    	if(n<=10) {
    		for(int i=2;i<=n;i++) dfs(1,1,i,0); //对每个烹饪方法分别计算
    		printf("%lld
    ",ans); return 0;
    	} //第一档部分分
    	return 0;
    }
    
    

    算法二

    注意到,(m=2)(n=40) 是一个部分分。

    这时,每种烹饪方法只有 (3) 种:不选,选第 (1) 个,选第 (2) 个。(不可以都选,因为不能超过 (lfloor frac{m}{2} floor)).

    此时这就是背包。

    即把 (a_{i,j}) 当成价值,然后有 (2) 个物品,(40) 种选法即可。

    (f_{i,j,k}) 表示前 (i) 种烹饪方法,第一个物品选了 (j) 种,第二个选了 (k) 种的方案数。

    则:

    [f_{i,j,k} = f_{i-1,j,k} + f_{i-1,j-1,k} imes a_{i,1} + f_{i-1,j,k-1} imes a_{i,2} ]

    注意处理取模,负下标的细节。

    时间复杂度:(O(n^3)).

    实际得分:(48pts).

    #pragma GCC optimize(2)
    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    
    const int N=1e2+1;
    const int MOD=998244353;
    typedef long long ll;
    
    inline int read(){char ch=getchar();int f=1;while(ch<'0' || ch>'9') {if(ch=='-') f=-f; ch=getchar();}
    	int x=0;while(ch>='0' && ch<='9') x=(x<<3)+(x<<1)+ch-'0',ch=getchar();return x*f;}
    
    int h[N],n,m; //h[i] 表示烹饪方法的选择种数
    ll ans=0; int a[N][N];
    ll f[N][N][N];
    
    inline void dfs(int dep,int sum,int x,int y) {
        // dep 是正在决策的一行(即烹饪方法),sum 是方案数,x 是要选的行数,y 是已选的行数
    	if(x==y) {
    		ans=(ans+sum)%MOD; return;
    	} if(dep>n) return;
    	for(int i=1;i<=m;i++)
    		if(h[i]+1<=x/2) { //要求不超过一半
    			h[i]++;
    			dfs(dep+1,(1ll*sum*a[dep][i])%MOD,x,y+1); //乘法原理
    			h[i]--; //注意减回去,不要影响回溯
    		} dfs(dep+1,sum,x,y); //否则不选
    }
    
    int main(){
    	n=read(),m=read();
    	for(int i=1;i<=n;i++)
    	for(int j=1;j<=m;j++) a[i][j]=read();
    	if(n<=10) {
    		for(int i=2;i<=n;i++) dfs(1,1,i,0); //对每个烹饪方法分别计算
    		printf("%lld
    ",ans); return 0;
    	} //第一档部分分
    	if(n<=40 && m<=2) {
    		f[0][0][0]=1; ans=0;
    		for(int i=1;i<=n;i++)
    		for(int j=0;j<=i;j++)
    		for(int k=0;k<=i;k++) {
    			f[i][j][k]=f[i-1][j][k]; //首先考虑不选
    			if(j) f[i][j][k]=(f[i][j][k]+f[i-1][j-1][k]*a[i][1])%MOD; //选第一个
    			if(k) f[i][j][k]=(f[i][j][k]+f[i-1][j][k-1]*a[i][2])%MOD; //选第二个
    		} for(int i=1;i<=n/2;i++) ans=(ans+f[n][i][i])%MOD; 
                    //因为都不能超过 n/2,所以只能都等于;如果小于 n/2 则另一个大于 n/2,不可以
    		printf("%lld
    ",ans); return 0;
    	}
    	return 0;
    }
    
    

    算法三

    然后我们发现,(n=40)(m=3) 本质和 (m=2) 区别不大。

    此时 (lfloor frac{3}{2} floor = 1),因此还是最多只能选一个。

    同样的,用 (g_{i,j,k,l}) 表示前 (i) 种烹饪方法,第一个物品选了 (j) 种,第二个选了 (k) 种,第三个选了 (l) 种。

    则:

    [g_{i,j,k,l}=g_{i-1,j,k,l} + g_{i-1,j-1,k,l} imes a_{i,1} + g_{i-1,j,k-1,l} imes a_{i,2} + g_{i-1,j,k,l-1} imes a_{i,3} ]

    仍然注意处理取模,负下标的问题。

    时间复杂度:(O(n^4)).

    实际得分:(64pts).

    #pragma GCC optimize(2)
    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    
    const int N=4e1+1;
    const int MOD=998244353;
    typedef long long ll;
    
    inline int read(){char ch=getchar();int f=1;while(ch<'0' || ch>'9') {if(ch=='-') f=-f; ch=getchar();}
    	int x=0;while(ch>='0' && ch<='9') x=(x<<3)+(x<<1)+ch-'0',ch=getchar();return x*f;}
    
    int h[N],n,m; //h[i] 表示烹饪方法的选择种数
    ll ans=0; int a[N][N];
    ll f[N][N][N];
    ll g[N][N][N][N];
    
    inline void dfs(int dep,int sum,int x,int y) {
        // dep 是正在决策的一行(即烹饪方法),sum 是方案数,x 是要选的行数,y 是已选的行数
    	if(x==y) {
    		ans=(ans+sum)%MOD; return;
    	} if(dep>n) return;
    	for(int i=1;i<=m;i++)
    		if(h[i]+1<=x/2) { //要求不超过一半
    			h[i]++;
    			dfs(dep+1,(1ll*sum*a[dep][i])%MOD,x,y+1); //乘法原理
    			h[i]--; //注意减回去,不要影响回溯
    		} dfs(dep+1,sum,x,y); //否则不选
    }
    
    int main(){
    	n=read(),m=read();
    	for(int i=1;i<=n;i++)
    	for(int j=1;j<=m;j++) a[i][j]=read();
    	if(n<=10) {
    		for(int i=2;i<=n;i++) dfs(1,1,i,0); //对每个烹饪方法分别计算
    		printf("%lld
    ",ans); return 0;
    	} //第一档部分分
    	if(n<=40 && m==2) {
    		f[0][0][0]=1; ans=0;
    		for(int i=1;i<=n;i++)
    		for(int j=0;j<=i;j++)
    		for(int k=0;k<=i;k++) {
    			f[i][j][k]=f[i-1][j][k]; //首先考虑不选
    			if(j) f[i][j][k]=(f[i][j][k]+f[i-1][j-1][k]*a[i][1])%MOD; //第一个 
    			if(k) f[i][j][k]=(f[i][j][k]+f[i-1][j][k-1]*a[i][2])%MOD; //第二个 
    		} for(int i=1;i<=n/2;i++) ans=(ans+f[n][i][i])%MOD;
    		//因为都不能超过 n/2,所以只能都等于;如果小于 n/2 则另一个大于 n/2,不可以
    		printf("%lld
    ",ans); return 0;
    	}
    	if(n<=40 && m==3) {
    		g[0][0][0][0]=1; ans=0;
    		for(int i=1;i<=n;i++)
    		for(int j=0;j<=i;j++)
    		for(int k=0;k<=i;k++)
    		for(int l=0;l<=i;l++) {
    			g[i][j][k][l]=g[i-1][j][k][l]; //首先考虑不选
    			if(j) g[i][j][k][l]=(g[i][j][k][l]+g[i-1][j-1][k][l]*a[i][1])%MOD; //第一个
    			if(k) g[i][j][k][l]=(g[i][j][k][l]+g[i-1][j][k-1][l]*a[i][2])%MOD; //第二个
    			if(l) g[i][j][k][l]=(g[i][j][k][l]+g[i-1][j][k][l-1]*a[i][3])%MOD; //第三个
    		} for(int i=0;i<=n/2;i++) //这时三个没有大小关系,不确定,因此需要枚举
    		for(int j=0;j<=n/2;j++)
    		for(int k=0;k<=n/2;k++) {
    			if(i>j+k || j>i+k || k>i+j) continue; //超过另外两个说明大于 n/2 (类似于三角形三边)
    			ans=(ans+g[n][i][j][k])%MOD;
    		} printf("%lld
    ",ans-1); return 0; //此时 g[n][0][0][0] 被算了一次,需要减去
    	}
    	return 0;
    }
    
    

    算法四

    下面是满分算法。(如果想看 (84pts) 的部分分,下面也有说明)

    考虑容斥,把所有方案加上,然后 ( exttt{dp}) 求出不合法的方案数。

    这时我们需要抛开所有的前面所说。

    (f_{i,j,k}) 表示前 (i) 种菜选 (j) 种烹饪方法,且当前烹饪方法选 (k) 次的方案数。

    但是这样显然不能得到满分,考虑状态的简化。

    限制为 (k > lfloor frac{j}{2} floor),推一步等到:

    (2k + n - j > n). (为什么要同时 (+n)?后面你就明白了)

    (n-j) 正是该方法不选的哪些菜。所以考虑简化。

    对于每种烹饪方法,选它时当做选 (2) 次,不做当做选 (1) 次。最后的方案数,就是被选超过 (n) 次的方案。

    这个转移很妙,此时我们就不用枚举前 (i) 种菜选的烹饪方法,只考虑当前方法即可。

    所以 (j) 这一维被省略(降维)。

    时间复杂度:(O(n^2 imes m)).

    实际得分:(100pts).

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    
    const int N=200,M=3000,MOD=998244353;
    typedef long long ll;
    
    inline ll read(){char ch=getchar();int f=1;while(ch<'0' || ch>'9') {if(ch=='-') f=-f; ch=getchar();}
    	ll x=0;while(ch>='0' && ch<='9') x=(x<<3)+(x<<1)+ch-'0',ch=getchar();return x*f;}
    
    int n,m;
    ll ans=1,s[N],a[N][M],f[N][M];
    // s[i] 是第 i 中烹饪方法的方案和
    // 如果不降掉第二维,则只有 84 分
    
    int main(){
    	n=read(),m=read();
    	for(int i=1;i<=n;i++) {
    		for(int j=1;j<=m;j++) {
    			a[i][j]=read();
    			s[i]=(s[i]+a[i][j])%MOD;
    		} ans=(ans*(s[i]+1))%MOD;
    	} ans=(ans+MOD-1)%MOD; //所有方案,减去全部不选
    	for(int i=1;i<=m;i++) {
            memset(f,0,sizeof(f)); f[0][0]=1;
            for(int j=1;j<=n;j++)
            for(int k=0;k<=((j-1)<<1);k++) {
                f[j][k]=(f[j][k]+f[j-1][k]*(s[j]-a[j][i]))%MOD; //不选当前列,继承前面的列
                f[j][k+1]=(f[j][k+1]+f[j-1][k])%MOD;            //不选当前烹饪方法,继承上一个方法
                f[j][k+2]=(f[j][k+2]+f[j-1][k]*a[j][i])%MOD;    //选 a[j][i] 这个点
            }
            for(int j=n+1;j<=(n<<1);j++) ans=(ans+MOD-f[n][j])%MOD; //减去答案,注意取模
        } printf("%lld",ans);
    	return 0; 
    }
    
    
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