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NOIP2009最后一题。
看到题的时候直接就想到了DancingLinks,但是。。。很后悔是,原来想学的时候觉得难写就没写了。
不过考试时裸搜加最优性剪枝有95分,也很不错了。
DacingLinks其实就是十字链表,用于求解精确覆盖问题:对于一个0-1矩阵,选取一些行使得每列有且只有一个1。
把数独转换为这样一个模型以后就可以用DacingLinks快速的搜索了。
搜索时每次选择1的个数最少的那列,枚举那列上选取的某行,再把那行其他位置有1的列删除,接着继续搜索。回溯时再还原改动。
对于数独而言,一共有9*9个格子,每个格子可以填9个数,所以在0-1矩阵里就有9*9*9=729行,表示在某个格子里填某个数。
同时在某个位置填了某个数后,那个数所在的列,行,9宫格也不能填那个数了,同时那个格子也不能填其他数了,所以某行填某个数有9*9,某列填某个数有9*9,某个9宫格填某个数9*9,某个位置填数9*9,一共就用324列。
建好这样一个图后,就直接用DancingLinks搜索,因为相比一般的裸搜冗余很少,所以速度非常快。
/*
 * $File: sudoku.cpp
 * $Date: Sun Nov 29 20:22:32 2009 CST
 
*/

#include 
<iostream>
#include 
<cstring>
#include 
<cstdio>
#include 
<cstdlib>
#include 
<cmath>

#define LENGTH 9
#define SQRLEN 3
#define MAXN (LENGTH*LENGTH*LENGTH)
#define MAXM (4*LENGTH*LENGTH)
#define MAXNODE MAXN*MAXM

int max(int a,int b){
    
return a>b?a:b;
}
int map[MAXN][MAXM];
int U[MAXNODE],D[MAXNODE],L[MAXNODE],R[MAXNODE];
int S[MAXNODE],C[MAXNODE],ROW[MAXNODE];
int n,m;
int h = 0;//the Leftest and Upest node 
int a[LENGTH][LENGTH];
void Init(){
    freopen(
"sudoku.in","r",stdin);
    freopen(
"sudoku.out","w",stdout);
    
for (int i = 0; i<LENGTH; i++)
        
for (int j = 0; j<LENGTH; j++)
            scanf(
"%d",&a[i][j]);
}
int Row(int x,int y,int num){
    
return (x*LENGTH+y)*LENGTH+num-1;
}

#define SEC_POS 0
#define SEC_ROW 1
#define SEC_COL 2
#define SEC_SQR 3
#define PER_SEC LENGTH*LENGTH

void Fill(int x,int y,int num){
    
int row = Row(x,y,num);
    map[row][SEC_POS
*PER_SEC+x*LENGTH+y] = 1;
    map[row][SEC_ROW
*PER_SEC+x*LENGTH+num-1= 1;
    map[row][SEC_COL
*PER_SEC+y*LENGTH+num-1= 1;
    map[row][SEC_SQR
*PER_SEC+((x/SQRLEN)*SQRLEN+(y/SQRLEN))*LENGTH+num-1= 1;
}
int cnt;
void BuildGraph(){
    
// Build The 0-1 Matrix
    for (int i = 0; i<LENGTH; i++)
        
for (int j = 0; j<LENGTH; j++)
        
if (a[i][j])
                Fill(i,j,a[i][j]);
            
else for (int k = 1; k<=LENGTH; k++)
                Fill(i,j,k);

    
// Build Dacing Links
    n = MAXN,m = MAXM;

    
for (int i = 0; i<n; i++)
        
for (int j = 0; j<m; j++)
            
if (map[i][j])
                map[i][j] 
= ++cnt;
    
int tmp,s = 0,t = 0;
    
for (int i = 0; i<n; i++){
        
for (int j = 0; j<m; j++)
            
if (tmp=map[i][j])
                L[tmp] 
= t, S[tmp] = i,t = tmp;
        
for (int j = m-1; j>=0; j--)
            
if (tmp=map[i][j])
                R[tmp] 
= s, s =tmp;
        R[t] 
= s,L[s] = t;
    }
    
for (int j = 0; j<m; j++){
        t 
= ++cnt;
        
for (int i = 0; i<n; i++)
            
if (tmp=map[i][j])
                U[tmp] 
= t, t = tmp,C[tmp] = cnt, ++S[cnt];
        s 
= cnt;
        
for (int i = n-1; i>=0; i--)
            
if (tmp=map[i][j])
                D[tmp] 
= s, s = tmp;
        D[cnt] 
= s,U[cnt] = t;
    }
    
for (int i = cnt-m+1; i<=cnt; i++)
        L[i] 
= i-1;
    
for (int i = cnt; i>cnt-m; i--)
        R[i] 
= i+1;
    R[h] 
= cnt-m+1,L[h] = cnt;
    L[cnt
-m+1= R[cnt] = h;
}
int ans[MAXM+1];
void Cover(int c){
    L[R[c]] 
= L[c],R[L[c]] = R[c];
    
for (int i = D[c];i!=c;i = D[i])
        
for (int j = R[i];j!=i;j = R[j])
            U[D[j]] 
= U[j],D[U[j]] = D[j],S[C[j]]--;
}
void UnCover(int c){
    
for (int i = U[c];i!=c;i=U[i])
        
for (int j = L[i];j!=i;j = L[j])
            S[C[j]]
++,U[D[j]] = D[U[j]] = j;
    L[R[c]] 
= R[L[c]] = c;
}
int Ans = -1;
int ScoreTable[LENGTH][LENGTH] = {
    {
6,6,6,6,6,6,6,6,6},
    {
6,7,7,7,7,7,7,7,6},
    {
6,7,8,8,8,8,8,7,6},
    {
6,7,8,9,9,9,8,7,6},
    {
6,7,8,9,10,9,8,7,6},
    {
6,7,8,9,9,9,8,7,6},
    {
6,7,8,8,8,8,8,7,6},
    {
6,7,7,7,7,7,7,7,6},
    {
6,6,6,6,6,6,6,6,6}
};
int score(int c){
    
int t = S[c];
    
int num = t%LENGTH+1;
    
int x = t/LENGTH/LENGTH%LENGTH;
    
int y = t/LENGTH%LENGTH;
    
return num*ScoreTable[x][y];
}
int ansmap[LENGTH][LENGTH];
//this function is not used in this program, but it gives out a solution of a sudoku
void GetAns(int step){
    memset(ansmap,
0,sizeof(ansmap));
    
for (int i = 0; i<step; i++){
        
int t = ans[i];
        
int x = t/LENGTH/LENGTH%LENGTH;
        
int y = t/LENGTH%LENGTH;
        
int num = t%LENGTH+1;
        ansmap[x][y] 
= num;
    }
}
void search(int step,int v){
    
if (R[h] == h){
        Ans 
= max(Ans,v);
    
/*    GetAns(step);
        for (int i = 0; i<LENGTH; i++){
            for (int j = 0; j<LENGTH; j++)
                printf("%d ",ansmap[i][j]);
            printf("\n");
        }
        printf("\n");
*/
        
return;
    }
    
int c,s = MAXNODE;
    
for (int i = R[h];i!=h; i=R[i])
        
if (S[i]<s)
            s 
= S[i],c = i;
    Cover(c);
    
for (int i = D[c];i!=c;i=D[i]){
        ans[step] 
= S[i];
        
for (int j = R[i];j!=i;j = R[j])
            Cover(C[j]);
        search(step
+1,v+score(i));
        
for (int j = L[i];j!=i;j = L[j])
            UnCover(C[j]);
    }
    UnCover(c);
}
void DancingLinks(){
    search(
0,0);
    printf(
"%d\n",Ans);
}
void Solve(){
    BuildGraph();
    DancingLinks();
}
int main(){
    Init();
    Solve();
    
return 0;
}

posted on 2009-11-30 21:52 TimTopCoder 阅读(3555) 评论(10)  编辑 收藏 引用
评论:
  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  创意产品批发 Posted @ 2009-12-01 15:22
    学习了。谢谢!  回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  jamesbend Posted @ 2010-01-05 14:53
    tim 神牛orz
      回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  jamesbend Posted @ 2010-01-05 14:54
    tim 神牛orz  回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  jamesbend Posted @ 2010-01-06 21:46
    tim 神牛。。。。。。  回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  forestkeeper Posted @ 2010-01-09 19:34
    顺提下dancing linking的入门题是hdu1017.。。。。  回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  EleMenTLz Posted @ 2010-05-03 17:19
    牛X 当差裸搜+剪枝95 我裸搜25.  回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  Keira Posted @ 2012-07-10 04:23
    跪拜神牛,map[][]数组运用的太巧妙了,在处理精确覆盖的同时也完成了节点与链表之间的O(1)映射。  回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  Keira Posted @ 2012-07-10 08:39
    神牛求教一下ScoreTable的作用是什么?这段没有看懂....  回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  Keira Posted @ 2012-07-10 09:05
    再求神牛解释以下数组S和C的作用?没怎么看明白,我知道在AlgorithmX的启发式搜索方法中,需要每次寻找非零计数最小的列开始搜索,看情况好像数组S是用来保存每列的非零元素计数的,但是又好像S还有其他的用途?另外在UDLR初始化的最后几句,就是cnt-m+1这些语句又是干嘛的呢?希望神牛能够不吝赐教!感激不禁,谢谢!
      回复  更多评论   

  • # re: Sudoku - DancingLinks (数独DancingLinks搜索优化算法)  zxytim Posted @ 2012-07-28 13:11
    @Keira
    ScoreTable是NOIP靶形数独那题用的。。。
    cnt-m+1什么的是在链最上面那层的链表,标号是那样的而已。。。你自己像个方法建立这个链表就行了。。。
    S除了记列大小以外我也没看懂在求score的时候用它干嘛。。。代码年久失修。。。
    C记每个点的列。

    PS:居然还有人看。。。太感动了。。。  回复  更多评论   


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