我有一个nxm个由非负整数组成的矩阵。例如:

2 3 4 7 1
1 5 2 6 2
4 3 4 2 1
2 1 2 4 1
3 1 3 4 1
2 1 4 3 2
6 9 1 6 4

“投下炸弹”会使目标细胞及其所有八个邻居的数量减少一个,直到最小值为零。

x x x 
x X x
x x x

什么样的算法可以确定将所有细胞减少到零所需的最少炸弹数量?

B选项(因为我不是一个细心的读者)

事实上,问题的第一个版本并不是我要寻找的答案。我没有仔细阅读整个任务,有额外的约束条件,让我们说:

那么简单的问题是,当行中的序列必须是非递增的:

8 7 6 6 5是可能的输入序列

7 8 5 5 2是不可能的,因为7 -> 8在一个序列中增长。

也许为“简单”的问题找到答案会有助于为更难的问题找到解决方案。

PS:我相信当我们有几个相同的情况需要最少的炸弹来清除上面的线时,我们会选择在“左侧”使用最多炸弹的一个。还有什么证据是正确的吗?


当前回答

我也有28招。我使用了两个测试来确定最佳下一步:第一个是产生最小棋盘和的一步。其次,对于相等的和,产生最大密度的移动,定义为:

number-of-zeros / number-of-groups-of-zeros

我是哈斯克尔。“解决板”显示引擎的解决方案。你可以通过输入“main”来玩游戏,然后输入目标点,“best”作为推荐,或者“quit”退出。

输出: *主>解决板 [(4, 4),(3、6),(3),(2,2),(2,2),(4、6)(4、6),(2,6),(2),(4,2)(2,6),(3),(4,3)(2,6)(4,2)(4、6)(4、6),(3、6),(2,6)(2,6)(2、4)(2、4)(2,6),(6),(4,2)(4,2)(4,2)(4,2)]

import Data.List
import Data.List.Split
import Data.Ord
import Data.Function(on)

board = [2,3,4,7,1,
         1,5,2,6,2,
         4,3,4,2,1,
         2,1,2,4,1,
         3,1,3,4,1,
         2,1,4,3,2,
         6,9,1,6,4]

n = 5
m = 7

updateBoard board pt =
  let x = fst pt
      y = snd pt
      precedingLines = replicate ((y-2) * n) 0
      bomb = concat $ replicate (if y == 1
                                    then 2
                                    else min 3 (m+2-y)) (replicate (x-2) 0 
                                                         ++ (if x == 1 
                                                                then [1,1]
                                                                else replicate (min 3 (n+2-x)) 1)
                                                                ++ replicate (n-(x+1)) 0)
  in zipWith (\a b -> max 0 (a-b)) board (precedingLines ++ bomb ++ repeat 0)

showBoard board = 
  let top = "   " ++ (concat $ map (\x -> show x ++ ".") [1..n]) ++ "\n"
      chunks = chunksOf n board
  in putStrLn (top ++ showBoard' chunks "" 1)
       where showBoard' []     str count = str
             showBoard' (x:xs) str count =
               showBoard' xs (str ++ show count ++ "." ++ show x ++ "\n") (count+1)

instances _ [] = 0
instances x (y:ys)
  | x == y    = 1 + instances x ys
  | otherwise = instances x ys

density a = 
  let numZeros = instances 0 a
      groupsOfZeros = filter (\x -> head x == 0) (group a)
  in if null groupsOfZeros then 0 else numZeros / fromIntegral (length groupsOfZeros)

boardDensity board = sum (map density (chunksOf n board))

moves = [(a,b) | a <- [2..n-1], b <- [2..m-1]]               

bestMove board = 
  let lowestSumMoves = take 1 $ groupBy ((==) `on` snd) 
                              $ sortBy (comparing snd) (map (\x -> (x, sum $ updateBoard board x)) (moves))
  in if null lowestSumMoves
        then (0,0)
        else let lowestSumMoves' = map (\x -> fst x) (head lowestSumMoves) 
             in fst $ head $ reverse $ sortBy (comparing snd) 
                (map (\x -> (x, boardDensity $ updateBoard board x)) (lowestSumMoves'))   

solve board = solve' board [] where
  solve' board result
    | sum board == 0 = result
    | otherwise      = 
        let best = bestMove board 
        in solve' (updateBoard board best) (result ++ [best])

main :: IO ()
main = mainLoop board where
  mainLoop board = do 
    putStrLn ""
    showBoard board
    putStr "Pt: "
    a <- getLine
    case a of 
      "quit"    -> do putStrLn ""
                      return ()
      "best"    -> do putStrLn (show $ bestMove board)
                      mainLoop board
      otherwise -> let ws = splitOn "," a
                       pt = (read (head ws), read (last ws))
                   in do mainLoop (updateBoard board pt)

其他回答

这个贪婪的解决方案似乎是正确的:

正如评论中指出的那样,它在2D中会失败。但也许你可以改进它。

1 d: 如果至少有2个数字,你不需要从最左边的那个开始射击,因为从第二个开始射击并不差。所以射到第二个,而第一个不是0,因为你必须这么做。移动到下一个单元格。不要忘记最后一个单元格。

c++代码:

void bombs(vector<int>& v, int i, int n){
    ans += n;
    v[i] -= n;
    if(i > 0)
        v[i - 1] -= n;
    if(i + 1< v.size())
        v[i + 1] -= n;
}

void solve(vector<int> v){
    int n = v.size();
    for(int i = 0; i < n;++i){
        if(i != n - 1){
            bombs(v, i + 1, v[i]);
        }
        else
            bombs(v, i, v[i])
    }
}

对于2D: 再次强调:你不需要在第一行拍摄(如果有第二行)。所以要射到第二个。解决第一行的1D任务。(因为你需要使它为空)。下降。别忘了最后一排。

永远不要轰炸边界(除非正方形没有边界以外的邻居) 零角落。 到零角,将对角线上一个正方形的角的值降低(唯一的非边界邻居) 这会产生新的角落。见第2节

编辑:没有注意到Kostek提出了几乎相同的方法,所以现在我提出了更强烈的主张: 如果要清除的角总是选择在最外层,那么它是最优的。

在OP的例子中:在除5之外的任何地方掉落2(1+1或2)并不会导致掉落5所能击中的任何方块。所以我们必须在5上加上2(在左下角加上6…)

在这之后,只有一种方法可以清除(在左上角)角落里原本是1(现在是0)的东西,那就是在B3上删除0(类似excel的符号)。 等等。

只有在清除了整个A和E列以及1和7行之后,才开始更深一层的清理。

考虑只清除那些故意清除的角落,清除0值的角落不需要花费任何成本,并且简化了思考。

因为所有以这种方式投掷的炸弹都必须被投掷,并且这将导致清除战场,这是最佳解决方案。


睡了一觉后,我意识到这不是真的。 考虑

  ABCDE    
1 01000
2 10000
3 00000
4 00000

我的方法是在B3和C2上投放炸弹,而在B2上投放炸弹就足够了

这将是一个贪婪的方法:

计算一个阶为n X m的“score”矩阵,其中score[i][j]是如果位置(i,j)被炸毁,则矩阵中各点的总扣除额。(一个点的最高分数是9分,最低分数是0分) 逐行移动,找到并选择第一个得分最高的位置(例如(i,j))。 炸弹(i, j)。增加炸弹数量。 如果原矩阵的所有元素都不为零,则转到1。

但我怀疑这是否是最佳解决方案。

编辑:

我上面提到的贪心方法,虽然有效,但很可能不能给我们最优的解决方案。所以我想应该添加一些DP的元素。

我想我们可以同意,在任何时候,具有最高“分数”(分数[I][j] =总扣分,如果(I,j)被炸)的位置之一必须被瞄准。从这个假设开始,下面是新的方法:

NumOfBombs(M):(返回所需的最小炸弹数量)

给定一个矩阵M (n X M),如果M中的所有元素都为0,则返回0。 计算“分数”矩阵M。 设k个不同的位置P1 P2…Pk (1 <= k <= n*m),为m中得分最高的位置。 return (1 + min(NumOfBombs(M1), NumOfBombs(M2),…, NumOfBombs(Mk)) M1, M2,……,Mk是我们轰炸位置P1, P2,…, Pk。

此外,如果我们想在此基础上破坏位置的顺序,我们必须跟踪“min”的结果。

你可以把这个问题表示成整数规划问题。(这只是解决这个问题的一种可能的方法)

有分:

a b c d
e f g h
i j k l
m n o p

我们可以写出16个方程其中以点f为例

f <= ai + bi + ci + ei + fi + gi + ii + ji + ki   

最小化所有索引的总和和整数解。

解当然是这些指标的和。

这可以通过将所有xi设置为边界0来进一步简化,因此在本例中最终得到4+1方程。

问题是没有解决这类问题的简单算法。我不是这方面的专家,但解决这个问题作为线性规划是NP困难。

我相信为了减少炸弹的数量,你只需要最大化伤害。 要做到这一点,需要检查具有最强力的区域。因此,您首先分析具有3x3核的场,并检查哪里的和更强。还有炸弹…一直这样做,直到场地变平。这个文件的答案是28

var oMatrix = [
[2,3,4,7,1],
[1,5,2,6,2],
[4,3,4,2,1],
[2,1,2,4,1],
[3,1,3,4,1],
[2,1,4,3,2],
[6,9,1,6,4]
]

var nBombs = 0;
do
{
    var bSpacesLeftToBomb = false;
    var nHigh = 0;
    var nCellX = 0;
    var nCellY = 0;
    for(var y = 1 ; y<oMatrix.length-1;y++) 
        for(var x = 1 ; x<oMatrix[y].length-1;x++)  
        {
            var nValue = 0;
            for(var yy = y-1;yy<=y+1;yy++)
                for(var xx = x-1;xx<=x+1;xx++)
                    nValue += oMatrix[yy][xx];

            if(nValue>nHigh)
            {
                nHigh = nValue;
                nCellX = x;
                nCellY = y; 
            }

        }
    if(nHigh>0)
    {
        nBombs++;

        for(var yy = nCellY-1;yy<=nCellY+1;yy++)
        {
            for(var xx = nCellX-1;xx<=nCellX+1;xx++)
            {
                if(oMatrix[yy][xx]<=0)
                    continue;
                oMatrix[yy][xx] = --oMatrix[yy][xx];
            }
        }
        bSpacesLeftToBomb = true;
    }
}
while(bSpacesLeftToBomb);

alert(nBombs+'bombs');