0x01 D 最短Hamilton路径
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二进制状态压缩操作
操作 | |
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取出整数 n 在二进制表示下的第 k 位 | (n >> k) & 1 |
取出整数 n 在二进制表示下的后 k 位(第 0 ~ k - 1 位) | n & ((1 << k) - 1) |
把整数 n 在二进制表示下的第 k 位取反 | n xor (1 << k) |
把整数 n 在二进制表示下的第 k 位赋 1 | n | (1 << k) |
把整数 n 在二进制表示下的第 k 位赋 0 | n & (~(1 << k)) |
状压 DP 浅学
状态压缩就是将所有节点的状态(0 或 1,表示选或者不选)按顺序组合成一个二进制数,然后枚举这个二进制数所代表的十进制数,以枚举状态。实质是对状态和代码的优化。
举例
// 优化前
int f[2][2][2][2][2][n];
#define rep(i, a, b) for (int i = (a); i <= (b); ++i)
rep (i, 0, 1) rep (j, 0, 1) rep (k, 0, 1) rep (l, 0, 1) rep (m, 0, 1)
rep (i, 1, n) {
// 状态转移...
}
// 优化后
int f[1 << n][n]
rep (i, 0, (1 << n) - 1)
rep (j, 1, n) {
// 状态转移...
}
正文
设 表示每个节点经过状态为 i 且目前在 j 点的最短 Hamilton 路径,其中 i 为一个 n 位二进制数。
f_{i, j} = \min\{f_{i \oplus 2^j, k} + weight_{k, j}\}$$,其中 $k \in [0, n)$,且仅当 i 在二进制表示下的第 k 位为 1 时可转移。 初值:$f_{1, 0} = 0$ 表示只经过点 0 且最短 Hamilton 路径长度为 0,因为没有其他点被经过。 目标:$f_{2^n - 1, n - 1}$ 题目要求为求 0 ~ n - 1 的最短 Hamilton 路径,因此最后一个经过的点为 n - 1。 时间复杂度:$\mathrm{O} (n^2 \cdot 2^n)$ ### 实现 ```cpp #include <bits/stdc++.h> using ll = long long; constexpr ll inf = 1e18; auto main()->int { std::cin.tie(nullptr)->sync_with_stdio(false); int n; std::cin >> n; std::vector<std::vector<ll>> a(n, std::vector<ll>(n, 0)); for (int i = 0; i < n; ++i) { for (int j = 0; j < n; ++j) { std::cin >> a[i][j]; } } std::vector<std::vector<ll>> h(1 << n, std::vector<ll>(n, inf)); h[1][0] = 0; for (int i = 1; i < (1 << n); ++i) { // 遍历状态 for (int j = 0; j < n; ++j) { // 枚举当前经过的点 j if (i >> j & 1) { // 由于 j 正在被经过,因此当前经过状态中点 j 的状态必定为 1(决策 1) for (int k = 0; k < n; ++k) { // 枚举上一时刻所处的点 k if ((i ^ 1 << j) >> k & 1) { // 决策 2 // 由于 j 正在被经过,因此上一个经过状态中点 j 的状态必定为 0 // i xor 1 表示上一个状态 h[i][j] = std::min(h[i][j], h[i ^ 1 << j][k] + a[k][j]); // 状态转移 } } } } } std::cout << h[(1 << n) - 1][n - 1]; return 0; } ```