关灯问题

题目描述

现有n盏灯,以及m个按钮。每个按钮可以同时控制这n盏灯——按下了第i个按钮,对于所有的灯都有一个效果。按下i按钮对于第j盏灯,是下面3中效果之一:如果a[i][j]为1,那么当这盏灯开了的时候,把它关上,否则不管;如果为-1的话,如果这盏灯是关的,那么把它打开,否则也不管;如果是0,无论这灯是否开,都不管。

现在这些灯都是开的,给出所有开关对所有灯的控制效果,求问最少要按几下按钮才能全部关掉。

输入输出格式

输入格式:

前两行两个数,n m

接下来m行,每行n个数,a[i][j]表示第i个开关对第j个灯的效果。

输出格式:

一个整数,表示最少按按钮次数。如果没有任何办法使其全部关闭,输出-1

输入输出样例

输入样例#1: 

3
2
1 0 1
-1 1 0

输出样例#1: 

2

关灯问题---状态压缩经典

状态压缩-就是将每一个可能遇到的状态用一个唯一的二进制数进行表示

其复杂度一般是指数级别的, 这也注定了数据压缩的数据规模都不会太大

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int m; //开关个数
int n; //灯盏的个数
int a[100][1000]; //表示第i个开关对第j盏灯的影响

bool visited[100000]; //表示状态是否被访问

struct node
{
	int state; //表示灯的状态
	int step; //表示操作灯的步数
};

int func()
{
	queue<node> q; //队列存储着灯的各个未访问过的状态
	q.push(node{ (1 << n) - 1, 0 }); //用二进制的每一位表示第j盏灯是开还是关,初始状态灯是全开的,所以是二进制位数全为1
	visited[(1 << n) - 1] = true; //初始状态被访问
	while (!q.empty()) //判断是否还有灯的状态没有被访问
	{
		node x = q.front();
		q.pop();
		//由于采用DFS,第一个状态为0的,肯定是用step最少的
		if (x.state == 0)
			return x.step;
		//每个开关对n个灯操作都会产生1个状态
		for (int i = 1; i <= m; ++i)
		{
			int s = x.state;
			for (int j = 1; j <= n; ++j)
			{
				//如果等是开着的,并且第i个开关对第j栈灯的作用为1
				if (a[i][j] == 1 && (s & (1 << j - 1))) 
				{
					s ^= (1 << j - 1);
				}
				if (a[i][j] == -1 && (!(s & (1 << j - 1))))
				{
					s |= (1 << j - 1);
				}
			}
			if (!visited[s])
			{
				q.push(node{ s, x.step + 1 });
				visited[s] = true;
			}
		}
	}
	return -1;  //遍历完所有的state,灯还有亮着的,说明不存在
}

int main()
{
	cin >> n;
	cin >> m;
	for (int i = 1; i <= m; ++i)
	{
		for (int j = 1; j <= n; ++j)
		{
			cin >> a[i][j];
		}
	}
	cout << func() << endl;
}

 

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