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      求解矩阵得分点问题!

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      求解矩阵得分点问题!

      2024-05-09 09:20:19 阅读次数:42

      矩阵,算法

      得分的定义 :
      含有大小2*2的矩阵,要么:
      1 0
      0 1 可以得1分
      要么
      0 1
      1 0 可以得1分
      那么一个任意大小的矩阵就有若干得分点,比如
      0 1 0
      1 0 1
      这个矩阵就有2个得分点。
      给定正数N,正数M,求所有可能的情况里,所有的得分点总和。
      1 <= N、M <= 10^9。

      算法一:

      这个算法是利用递归来生成所有可能的矩阵,并且统计其中符合条件的得分点的数量。具体而言,该算法首先判断输入的 n 和 m 是否满足小于 2 的条件,如果满足,则直接返回 0,否则创建一个二维数组 matrix,对其进行递归处理,从左到右、从上到下枚举每一个格子,将其置为 1 或 0,然后递归到下一个格子,计算符合条件的得分点数量,最后返回总得分点数。

      在具体实现过程中,由于矩阵中只会有大小为 2x2 的子矩阵产生得分点,因此可以先遍历整个矩阵,查找是否存在符合条件的 2x2 子矩阵,并记录得分点的数量,最后返回总得分点数。

      时间复杂度:O(2^(n*m)),因为该算法需要生成所有可能的矩阵,并对每一个矩阵进行遍历和判断,因此时间复杂度与矩阵的大小 n 和 m 成指数关系。

      空间复杂度:O(nm),因为该算法需要创建一个二维数组来存储矩阵,数组大小为 nm。

      算法二:

      该算法则是通过数学公式来计算得分点的数量,从而避免了生成所有可能矩阵的过程,具体而言,该算法首先判断输入的 n 和 m 是否满足小于 2 的条件,如果满足,则直接返回 0,否则根据公式计算得分点的数量,并返回结果。

      该公式的计算过程是先计算矩阵中所有格子数量 n*m,然后减去不符合条件的行数 n 和列数 m,再加上只包含一个得分点的情况,最后乘以包含 2 个得分点的情况的数量。其中,包含 2 个得分点的情况的数量可以使用位运算来计算,即左移 (n * m - 3) 个二进制位,表示从 n * m 个格子中选择任意两个作为得分点的所有可能方案的数量。

      总体而言,这两种算法都能够计算出所有可能的得分点的数量,但是它们的实现方式和时间复杂度略有不同。第一种算法的时间复杂度为 O(2^(n*m)),会随着 n 和 m 的增加而指数级增长,因此对于较大的 n 和 m 值,其运行时间可能会非常长;而第二种算法的时间复杂度仅为 O(1),与输入规模无关,因此能够在更短的时间内计算出结果,但是需要一定的数学知识和技巧来推导公式。

      时间复杂度:O(1),因为该算法不需要生成所有可能的矩阵,只需要根据输入的 n 和 m 计算公式即可得到结果,因此时间复杂度与输入规模无关。

      空间复杂度:O(1),因为该算法只需要使用常数级别的额外空间来存储中间变量和结果。

      rust完整代码如下:
      fn score1(n: i32, m: i32) -> i32 {
          if n < 2 || m < 2 {
              return 0;
          }
          let mut matrix = vec![vec![0; m as usize]; n as usize];
          process(&mut matrix, 0, 0, n, m)
      }
      
      fn process(matrix: &mut Vec<Vec<i32>>, i: i32, j: i32, n: i32, m: i32) -> i32 {
          if i == n {
              let mut score = 0;
              for r in 1..n {
                  for c in 1..m {
                      if check(&matrix, r, c) {
                          score += 1;
                      }
                  }
              }
              return score;
          }
          if j == m {
              return process(matrix, i + 1, 0, n, m);
          }
          let mut score = 0;
          matrix[i as usize][j as usize] = 1;
          score += process(matrix, i, j + 1, n, m);
          matrix[i as usize][j as usize] = 0;
          score += process(matrix, i, j + 1, n, m);
          score
      }
      
      fn check(m: &Vec<Vec<i32>>, r: i32, c: i32) -> bool {
          (m[(r - 1) as usize][(c - 1) as usize] == 0
              && m[r as usize][(c - 1) as usize] == 1
              && m[(r - 1) as usize][c as usize] == 1
              && m[r as usize][c as usize] == 0)
              || (m[(r - 1) as usize][(c - 1) as usize] == 1
                  && m[r as usize][(c - 1) as usize] == 0
                  && m[(r - 1) as usize][c as usize] == 0
                  && m[r as usize][c as usize] == 1)
      }
      
      fn score2(n: i32, m: i32) -> i32 {
          if n < 2 || m < 2 {
              return 0;
          }
          (n * m - m - n + 1) * (1 << (n * m - 3))
      }
      
      fn main() {
          let n = 3;
          let m = 4;
          println!("{}", score1(n, m));
          println!("{}", score2(n, m));
      }
      
      

      2023-04-07:求解矩阵得分点问题!——本文探讨蚂蚁金服算法面试题,介绍两种解决方案:递归和数学公式。文章附有代码和示例,适合算法爱好者和面试备战者参考。

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.51cto.com/moonfdd/6266881,作者:福大大架构师每日一题,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

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