3 条题解
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这是一个完整的C++数据生成器方案。它不仅包含了题目要求的标准解题逻辑(用于生成
.out),还包含了一个精心设计的测试点配置系统(用于生成符合各子任务要求的.in)。🚀 使用说明
- 将下方代码保存为
generator.cpp。 - 确保你的编译器支持 C++11 或更高版本(推荐 C++14/17)。
- 编译并运行该程序。
- 程序运行结束后,当前目录下会生成
1.in~10.in以及对应的1.out~10.out。 - 这些文件即为完整的 OJ 测试数据。
📄 数据生成器代码 (C++)
/** * P11248 [GESP202409 七级] 矩阵移动 - 数据生成器 * 包含: * 1. 核心解题逻辑 (Solver) * 2. 针对不同测试点的参数生成逻辑 (Generator) * 3. 自动生成 1.in ~ 10.in 和 1.out ~ 10.out */ #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <algorithm> #include <fstream> #include <random> #include <ctime> #include <cstring> using namespace std; // ========================================== // Part 1: 标准解题逻辑 (用于生成 .out 文件) // ========================================== const int MAXM = 505; const int MAXX = 305; // 滚动数组优化 int dp[2][MAXM][MAXX]; // 单组数据求解函数 int solve_case(int n, int m, int x, const vector<string>& grid) { // 初始化 // 为了防止不同用例间的数据污染,每次求解前需注意清空逻辑 // 由于使用了滚动数组且在循环内清空,这里不需要全局 memset // DP 过程 for (int i = 1; i <= n; ++i) { int curr = i % 2; int prev = (i - 1) % 2; // 清空当前行 for (int j = 0; j <= m; ++j) { for (int k = 0; k <= x; ++k) { dp[curr][j][k] = -1; } } for (int j = 1; j <= m; ++j) { char c = grid[i-1][j-1]; int is_one = (c == '1'); int is_que = (c == '?'); // 起点处理 if (i == 1 && j == 1) { int start_k = is_que; if (start_k > x) start_k = x; dp[curr][j][start_k] = is_one; continue; } // 状态转移 for (int k = 0; k <= x; ++k) { int next_k = k + is_que; if (next_k > x) next_k = x; // 截断 // 从上方转移 if (i > 1 && dp[prev][j][k] != -1) { dp[curr][j][next_k] = max(dp[curr][j][next_k], dp[prev][j][k] + is_one); } // 从左方转移 if (j > 1 && dp[curr][j-1][k] != -1) { dp[curr][j][next_k] = max(dp[curr][j][next_k], dp[curr][j-1][k] + is_one); } } } } // 计算答案 int ans = 0; int curr = n % 2; for (int k = 0; k <= x; ++k) { if (dp[curr][m][k] != -1) { ans = max(ans, dp[curr][m][k] + k); } } return ans; } // ========================================== // Part 2: 数据生成逻辑 // ========================================== // 随机数生成器 mt19937 rng(time(0)); int random_int(int l, int r) { if (l > r) return l; return uniform_int_distribution<int>(l, r)(rng); } // 生成随机字符:probability_que 是生成 '?' 的概率 (0-100) // probability_one 是生成 '1' 的概率 (0-100) // 剩余概率生成 '0' char random_char(int prob_que, int prob_one) { int val = random_int(1, 100); if (val <= prob_que) return '?'; if (val <= prob_que + prob_one) return '1'; return '0'; } // 生成一个测试点文件 void generate_test_point(int file_id) { string in_filename = to_string(file_id) + ".in"; string out_filename = to_string(file_id) + ".out"; ofstream fin(in_filename); ofstream fout(out_filename); int T = 0; struct TestCase { int n, m, x; vector<string> grid; }; vector<TestCase> cases; // ------------------------------------------------- // 测试点配置策略 (根据题目子任务要求设计) // ------------------------------------------------- // 子任务 1 (30%): n,m <= 10, x = 1 if (file_id <= 3) { T = 5; for(int t=0; t<T; ++t) { int n, m; if (file_id == 1) { // 极小数据 & 边界 if(t == 0) { n=1; m=1; } else { n = random_int(1, 5); m = random_int(1, 5); } } else if (file_id == 2) { // 随机小数据 n = random_int(5, 10); m = random_int(5, 10); } else { // 满数据 n = 10; m = 10; } int x = 1; vector<string> grid(n); for(int i=0; i<n; ++i) { grid[i] = ""; for(int j=0; j<m; ++j) grid[i] += random_char(33, 33); // 均衡分布 } cases.push_back({n, m, x, grid}); } } // 子任务 2 (30%): n,m <= 500, x <= 30 else if (file_id <= 6) { if (file_id == 4) { // 中等规模 T = 5; for(int t=0; t<T; ++t) { int n = random_int(40, 60); int m = random_int(40, 60); int x = random_int(5, 20); vector<string> grid(n); for(int i=0; i<n; ++i) { grid[i] = ""; for(int j=0; j<m; ++j) grid[i] += random_char(20, 40); } cases.push_back({n, m, x, grid}); } } else if (file_id == 5) { // 特殊形状 (长条形) T = 4; // 1x500, 500x1, 2x200, 200x2 vector<pair<int,int>> shapes = {{1, 500}, {500, 1}, {2, 200}, {200, 2}}; for(auto p : shapes) { int n = p.first; int m = p.second; int x = 30; vector<string> grid(n); for(int i=0; i<n; ++i) { grid[i] = ""; for(int j=0; j<m; ++j) grid[i] += random_char(50, 20); // 多问号 } cases.push_back({n, m, x, grid}); } } else { // Subtask 2 极限数据 T = 1; // 500*500 = 2.5e5,刚好只能放一个 int n = 500, m = 500, x = 30; vector<string> grid(n); for(int i=0; i<n; ++i) { grid[i] = ""; for(int j=0; j<m; ++j) grid[i] += random_char(30, 30); } cases.push_back({n, m, x, grid}); } } // 子任务 3 (40%): n,m <= 500, x <= 300 else { if (file_id == 7) { // 大 x 值测试 T = 5; for(int t=0; t<T; ++t) { int n = random_int(50, 100); int m = random_int(50, 100); int x = random_int(100, 300); vector<string> grid(n); for(int i=0; i<n; ++i) { grid[i] = ""; for(int j=0; j<m; ++j) grid[i] += random_char(60, 20); // 大量问号 } cases.push_back({n, m, x, grid}); } } else if (file_id == 8) { // 稠密 1 与 稠密 0/问号 对比 T = 2; int dim = 300; // 300*300*2 = 1.8e5 < 2.5e5 // Case 1: 全是问号和1 vector<string> g1(dim); for(int i=0; i<dim; ++i) { g1[i] = ""; for(int j=0; j<dim; ++j) g1[i] += random_char(50, 50); } cases.push_back({dim, dim, 300, g1}); // Case 2: 稀疏 vector<string> g2(dim); for(int i=0; i<dim; ++i) { g2[i] = ""; for(int j=0; j<dim; ++j) g2[i] += random_char(10, 10); } cases.push_back({dim, dim, 300, g2}); } else if (file_id == 9) { // 随机混合,尽量填满 2.5e5 int total_area = 250000; int current_area = 0; while (current_area < total_area - 2500) { // 留点余地 int remain = total_area - current_area; int n = random_int(10, min(500, (int)sqrt(remain))); int m = random_int(10, min(500, remain / n)); if (n * m > remain) m = remain / n; if (n == 0 || m == 0) break; int x = random_int(1, 300); vector<string> grid(n); for(int i=0; i<n; ++i) { grid[i] = ""; for(int j=0; j<m; ++j) grid[i] += random_char(33, 33); } cases.push_back({n, m, x, grid}); current_area += n * m; if (cases.size() >= 10) break; // 限制 T <= 10 } T = cases.size(); } else { // Subtask 3 极限数据 (全满) T = 1; int n = 500, m = 500, x = 300; vector<string> grid(n); for(int i=0; i<n; ++i) { grid[i] = ""; for(int j=0; j<m; ++j) grid[i] += random_char(40, 30); } cases.push_back({n, m, x, grid}); } } // ------------------------------------------------- // 写入文件 & 运行 Solver // ------------------------------------------------- // 如果 T 没被正确设置 (Case 9 特殊处理外) if (T == 0) T = cases.size(); fin << T << "\n"; cout << "Generating Test Point " << file_id << " (" << T << " cases)..." << endl; for (const auto& tc : cases) { fin << tc.n << " " << tc.m << " " << tc.x << "\n"; for (const string& row : tc.grid) { fin << row << "\n"; } // 调用 Solver 计算答案并输出 int ans = solve_case(tc.n, tc.m, tc.x, tc.grid); fout << ans << "\n"; } fin.close(); fout.close(); } int main() { // 加速生成过程中的 IO (虽然对文件流影响有限,但好习惯) ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0); // 生成 1 到 10 号测试点 for (int i = 1; i <= 10; ++i) { generate_test_point(i); } cout << "All 10 test points generated successfully!" << endl; return 0; }🎯 测试点设计详解
这份生成器严格按照题目的数据规模与约定进行设计:
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Subtask 1 (30%):
- 1.in: 极小数据(如 )和边界情况。
- 2.in: 小规模随机数据 ( 至 )。
- 3.in: 该子任务下的最大规模 ()。
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Subtask 2 (30%):
- 4.in: 中等规模 (),较小的 。
- 5.in: 特殊形状矩阵( 长条、 竖条),测试边界逻辑。
- 6.in: 子任务极限 (),数据量大但 较小。
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Subtask 3 (40%):
- 7.in: 值很大(接近 300)的情况,配合大量的
?,测试 截断逻辑。 - 8.in: 稠密
?图 与 稠密1图的对比,验证策略有效性。 - 9.in: 随机多组混合数据,严格控制总 。
- 10.in: 全局极限数据 (),测试最大时间复杂度压力。
- 7.in: 值很大(接近 300)的情况,配合大量的
⚠️ 注意事项
- 时间消耗:生成第 6 和 第 10 个点时,因为计算量接近 次运算,程序可能会停顿 1-2 秒,这是正常的。
- 随机性:代码使用了
time(0)作为种子,每次运行生成的矩阵内容都会不同(但规模固定)。如果你需要每次生成完全一样的数据以便调试,可以将rng(time(0))改为rng(12345)。
- 将下方代码保存为
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这是一份基于 NOIP C++14 竞赛标准的标准题解代码。
👨🏫 教练的解题分析
1. 核心思路
本题是典型的网格图 DP(动态规划)。
- 状态定义:由于“修改多少个问号”直接影响最终得分,且受 限制,我们需要将“当前路径上遇到的问号数量”作为 DP 的一个维度。
- 设 表示:从起点走到 ,恰好经过 个
?时,收集到的原本的1的最大数量。
- 设 表示:从起点走到 ,恰好经过 个
- 状态压缩(关键点):
- 题目中 限制了问号的收益上限。如果路径上问号数量超过 ,收益不再增加。
- 因此,第三维 的范围只需要 。当问号数量 时,统一视为 处理(表示饱和)。
- 最终得分:。
2. 复杂度分析
- 时间复杂度:。
- 根据题目数据,,。
- 总运算量约为 次,C++ 在 1 秒内可以轻松处理(通常限制为 量级)。
- 空间复杂度:
- 朴素空间:,存在 MLE(内存超限)风险。
- 优化空间:使用滚动数组。DP 转移只依赖于上一行 和当前行 ,因此第一维只需要开 2 即可。优化后空间约为 ,非常安全。
💻 标准题解代码 (C++14)
/** * P11248 [GESP202409 七级] 矩阵移动 * 知识点:网格图DP、状态机模型、滚动数组优化 * * 状态定义:dp[row][col][k] 表示到达 (row, col) 且经过 k 个 '?' 时, * 捡到的原本为 '1' 的最大数量。 * 其中 k 的上限为 x,若超过 x 则记为 x。 */ #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <algorithm> #include <cstring> // for memset using namespace std; // 定义最大常量,防止越界 const int MAXM = 505; const int MAXX = 305; const int INF = 0x3f3f3f3f; // 用于标记不可达状态 // 滚动数组:第一维用 2 即可(当前行和上一行交替使用) int dp[2][MAXM][MAXX]; void solve() { int n, m, x; cin >> n >> m >> x; // 读入网格,使用 vector 方便管理,不用担心栈溢出 vector<string> grid(n); for (int i = 0; i < n; ++i) { cin >> grid[i]; } // 初始化 DP 数组 // 注意:多组数据且使用滚动数组,每次处理新的一行时都需要清空 // 这里先将所有位置初始化为 -1,代表“不可达” // 为了性能,我们只在循环内部进行必要的初始化 // 遍历每一行 for (int i = 1; i <= n; ++i) { int curr = i % 2; // 当前行的滚动索引 int prev = (i - 1) % 2; // 上一行的滚动索引 // 【易错点1】滚动数组必须显式清空当前行的数据, // 否则会残留上一轮 i-2 行的数据导致错误。 for (int j = 0; j <= m; ++j) { for (int k = 0; k <= x; ++k) { dp[curr][j][k] = -1; } } // 遍历每一列 for (int j = 1; j <= m; ++j) { // 获取当前字符(注意 grid 是 0-indexed,坐标是 1-indexed) char c = grid[i-1][j-1]; int is_one = (c == '1'); // 如果是1,原本得分+1 int is_que = (c == '?'); // 如果是?,状态k需要+1 // 【处理起点 (1,1)】 if (i == 1 && j == 1) { // 如果是问号,k=1;如果是1/0,k=0 int start_k = is_que; if (start_k > x) start_k = x; // 边界保护(虽然起点最多是1) dp[curr][j][start_k] = is_one; continue; // 起点处理完直接跳过后续转移 } // 状态转移:枚举上一步可能的 k 值 // 我们只需要枚举到 x,因为状态被压缩了 for (int k = 0; k <= x; ++k) { // 计算当前状态的新 k 值 int next_k = k + is_que; if (next_k > x) next_k = x; // 【关键点】截断:超过 x 均视为 x // 1. 从上方 (i-1, j) 转移 if (i > 1 && dp[prev][j][k] != -1) { dp[curr][j][next_k] = max(dp[curr][j][next_k], dp[prev][j][k] + is_one); } // 2. 从左方 (i, j-1) 转移 if (j > 1 && dp[curr][j-1][k] != -1) { dp[curr][j][next_k] = max(dp[curr][j][next_k], dp[curr][j-1][k] + is_one); } } } } // 计算最终答案 // 终点是 (n, m),当前滚动行是 n % 2 int ans = 0; int curr = n % 2; // 遍历终点所有可能的问号收集数量 k for (int k = 0; k <= x; ++k) { if (dp[curr][m][k] != -1) { // 总分 = 原本1的数量(DP值) + 变出的1的数量(k) // 注意:因为我们在转移时已经把 >x 的情况压缩为 x, // 所以这里直接 +k 即可,无需再取 min(k, x) ans = max(ans, dp[curr][m][k] + k); } } cout << ans << endl; } int main() { // 【优化建议】关闭同步流,加速大量数据的 IO ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0); int t; if (cin >> t) { while (t--) { solve(); } } return 0; }
🔍 易错点与代码细节解读
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滚动数组的清空:
- 在代码中
dp[curr][j][k] = -1这一步非常关键。 - 如果不清空,
dp[curr]实际上存储的是 行的数据(因为是模 2 滚动)。旧数据会干扰新一行的max比较,导致答案错误。
- 在代码中
-
起点的特殊处理:
- 起点没有“上一步”,需要根据起点的字符直接给 DP 数组赋初值。
- 如果不单独处理,循环内的转移方程会因为访问越界或状态为 -1 而导致起点无法启动。
-
的状态截断:
- 代码中
int next_k = k + is_que; if (next_k > x) next_k = x;。 - 这是为了防止数组越界,同时也符合题目逻辑:当问号数量超过 个,对分数的贡献恒定为 分,状态不需要区分 和 ,统一记为 即可。
- 代码中
-
IO 优化:
- 题目数据量较大(总和 ),建议加上
ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0);以避免因输入输出过慢导致的 TLE(时间超限)。
- 题目数据量较大(总和 ),建议加上
- 状态定义:由于“修改多少个问号”直接影响最终得分,且受 限制,我们需要将“当前路径上遇到的问号数量”作为 DP 的一个维度。
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你好!很高兴能以教练的身份为你指点这道题目。这是一道非常经典的**网格图动态规划(Grid DP)**变形题。
我们不要急着写代码,先拿出草稿纸,像在黑板前上课一样,把思路一层层剥开。
一、 核心关键词与题意解码
做题的第一步永远是精准读题。请在题目中圈出以下关键词,并思考它们的隐含意义:
- “只能向下或者向右移动”
- 隐含意义:典型的网格图模型,无后效性,只会从左方或上方转移过来。这是可以使用 DP 的强烈信号。
- “修改不超过 个
?为1”- 隐含意义:这是题目的核心难点。我们不是随意修改,而是为了得分最大化。
- 得分公式其实可以翻译为:对于一条具体的路径,它的最终得分 = (路径上原本的
1的数量) + 。 - 解释:如果路径上有 个问号:
- 当 时,我们可以把它们全部变成 1,得分增加 。
- 当 时,我们只能变 个,得分增加 。
- “最优策略”
- 隐含意义:我们需要在所有可能的路径中,找到上述得分公式计算结果最大的那一条。
二、 预备知识点
解决这道题,你需要掌握:
- 基础动态规划:特别是网格图(数字三角形模型)的 DP。
- 多维 DP 状态设计:当简单的 无法满足转移需求时,如何增加维度。
- 空间优化:滚动数组(Rolling Array)技巧,因为 到了 500,三维数组可能会导致内存紧张(具体看空间限制,但这题用滚动数组更稳妥)。
三、 启发式教学:草稿纸上的推理演练
假设我们在白板前,我会这样引导你思考:
1. 尝试定义最简单的状态(以及为什么它行不通)
学生思路:设 为走到 能获得的最大分数。 教练反问:假设 。
- 路径 A 到达某点:收集了 2 个
1,0 个?。当前得分 。 - 路径 B 到达某点:收集了 0 个
1,2 个?。当前得分 。 - 记录最大分,两者都是 2,看起来没区别。
- 下一步:如果下一个格子是
?。- 路径 A 变成了:2 个
1,1 个?。得分 。 - 路径 B 变成了:0 个
1,3 个?。得分 (因为 ,问号收益封顶了)。
- 路径 A 变成了:2 个
- 结论:同样的当前分数,面对同样的未来(下一个
?),产生的后续结果不同!说明只记录分数是不够的,丢失了“目前用了多少个问号”这个关键信息。
2. 升维:把丢失的信息找回来
教练引导:既然“问号的数量”影响未来的得分潜力,那我们就把它加到状态里去。
新状态定义: 表示从 走到 ,恰好经过了 个
?时,所能收集到的原本的1的最大数量。- 为什么存“1 的数量”而不是总分?
- 因为总分是计算出来的:。将
1和?分开记录,逻辑更清晰。
- 因为总分是计算出来的:。将
3. 处理 的范围(关键优化)
教练提问: 最大 500,路径最长 。如果 维开到 1000, 大约 2.5 亿次运算,对于多组数据可能超时。我们需要优化 。 请看得分公式:。
- 如果我已经遇到了 个问号,再遇到第 个问号,对“问号部分的得分”有贡献吗?(没有,被 封顶了)。
- 所以,我们是否需要区分“ 个问号”和“ 个问号”的区别?
- 不需要。我们可以把状态 的含义修改为:
- :表示恰好经过这么多问号。
- :表示经过了 个问号。
- 不需要。我们可以把状态 的含义修改为:
优化后的复杂度:。根据题目数据 且 ,计算量约为 ,在 1 秒的时限内是安全的。
4. 状态转移方程推导
对于位置 的字符 ,我们要从 或 转移过来。假设上一步的状态是 ,
1的数量是 。- 如果 是
'0':- 问号数不变,
1数不变。
- 问号数不变,
- 如果 是
'1':- 问号数不变,
1数 +1。
- 问号数不变,
- 如果 是
'?':- 问号数 +1。注意如果 ,加 1 后状态仍记作 (表示饱和)。
1数不变。- $dp[i][j][\min(k_{prev}+1, x)] = \max(\dots, val_{prev})$
四、 教练的 Coding 提示(空间与细节)
- 初始化:
- DP 数组初始化为一个负数(如 -1),表示“不可达”。
- 起点的处理: 根据是
0/1/?初始化对应的 。
- 空间优化(进阶):
- 你现在的 DP 数组是
dp[505][505][305],大概需要 内存(int 4字节)。这在很多比赛中会 MLE(内存超限)。 - 观察发现,计算第 行只需要第 行(左边)和第 行(上边)的数据。
- 可以使用滚动数组,把第一维 压缩成 2,即
dp[2][505][305],内存瞬间降到几 MB。
- 你现在的 DP 数组是
- 最终答案:
- 遍历终点 的所有可能的 ()。
- 答案 = 。
- 注意:这里不需要 ,因为我们的状态定义里 最大就是 (代表 ),加上 刚好符合逻辑。
总结思路流程
- 读题:识别这是带“背包容量”限制的网格图 DP。
- 状态: 表示位置 遇到 个问号时的最大原本
1数量。 - 截断: 超过 视为 。
- 转移:根据当前字符是
0/1/?进行分类转移。 - 统计:终点处枚举所有 计算总分取最大。
现在,请拿起笔,尝试写出具体的转移代码结构吧!加油!
- “只能向下或者向右移动”
- 1
信息
- ID
- 15714
- 时间
- 1000ms
- 内存
- 32MiB
- 难度
- 3
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