刷题:子矩阵

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题目描述:

给出如下定义:

子矩阵:从一个矩阵当中选取某些行和某些列交叉位置所组成的新矩阵(保持行与列的相对顺序)被称为原矩阵的一个子矩阵。

例如,下面左图中选取第 2、4 行和第 2、4、5列交叉位置的元素得到一个2×3 的子矩阵如右图所示。

9 3 3 3 9 
9 4 8 7 4 
1 7 4 6 6   --->     4 7 4 
6 8 5 6 9            8 6 9
7 4 5 6 1 

相邻的元素:矩阵中的某个元素与其上下左右四个元素(如果存在的话)是相邻的。

矩阵的分值:矩阵中每一对相邻元素之差的绝对值之和。

本题任务:给定一个 n 行 m 列的正整数矩阵,请你从这个矩阵中选出一个 r 行 c 列的子矩阵,使得这个子矩阵的分值最小,并输出这个分值。

输入格式

第一行包含用空格隔开的四个整数 n,m,r,c,意义如问题描述中所述,每两个整数之间用一个空格隔开。

接下来的 n 行,每行包含 m 个用空格隔开的整数,用来表示问题描述中那个 n 行 m 列的矩阵。

输出格式

输出共 1 行,包含 1 个整数,表示满足题目描述的子矩阵的最小分值。

样例1

样例输入1

5 5 2 3

9 3 3 3 9

9 4 8 7 4

1 7 4 6 6

6 8 5 6 9

7 4 5 6 1

样例输出1

6

样例2

样例输入2

7 7 3 3

7 7 7 6 2 10 5

5 8 8 2 1 6 2

2 9 5 5 6 1 7

7 9 3 6 1 7 8

1 9 1 4 7 8 8

10 5 9 1 1 8 10

1 3 1 5 4 8 6

样例输出2

16

限制

对于 50%的数据,1 ≤ n ≤ 12, 1 ≤ m ≤ 12, 矩阵中的每个元素 1 ≤ a[i][j] ≤20;

对于 100%的数据,1 ≤ n ≤ 16, 1 ≤ m ≤ 16, 矩阵中的每个元素 1 ≤ a[i][j] ≤1000,1 ≤ r ≤ n, 1 ≤ c ≤ m。

时间限制:每一组测试数据1s。

思路分析:

最暴力的算法是枚举选择哪些行、列。复杂度太高,显然不能承受。

注意到虽然枚举行和列是不能接受的,但是单独枚举行或者列是是可以接受的。

不妨考虑枚举其中一个,我们选出r行后再处理第 i 列和第 j 列之间的差值和一列的列内差值,然后就DP好了 dp[i][k] 代表选了前i列选了k列,第i列强制选取 状态转移为 dp[i][k]=min(dp[i][k],dp[j][k-1]+cost[j][i]+val[i]);cost[i][j]代表若第i列与第j列相邻的花费val[i]代表 第i列列内的花费处理处列与列之间的价值,最后取dp[i][c]。

AC代码:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn=32;
int f[maxn][maxn],a[maxn][maxn],w[maxn],v[maxn][maxn],p[maxn];
int n,m,r,c,ans=1e9+7;
void dp(){
    for(int i=1;i<=m;++i){
	for(int j=1;j<=m;++j){
            f[i][j]=1e9+7;
            v[i][j]=0;
	}
    }
    for(int i=1;i<=m;++i){
	w[i]=0;
	for(int j=2;j<=r;++j)
            w[i]+=abs(a[p[j-1]][i]-a[p[j]][i]);	
    }
    for(int i=1;i<=m;++i)
        for(int j=1;j<=m;++j)
            for(int k=1;k<=r;++k)
                v[i][j]+=abs(a[p[k]][i]-a[p[k]][j]);
    for(int i=1;i<=m;++i)
	for(int j=1;j<=min(i,c);++j){
            for(int k=j-1;k<i;++k)
                f[i][j]=min(f[i][j],f[k][j-1]+w[i]+v[k][i]);
		if(j==c)
                    ans=min(ans,f[i][j]);	
	}
}
void dfs(int x,int step){
    if(step==r+1){
        dp();
	return;
    }
    if(x>n)
        return; 
    p[step]=x;
    dfs(x+1,step+1);
    dfs(x+1,step);
}
int main(){
    scanf("%d%d%d%d",&n,&m,&r,&c);
    for(int i=1;i<=n;++i)
        for(int j=1;j<=m;++j)
            scanf("%d",&a[i][j]);
    dfs(1,1);
    printf("%d",ans);
    return 0;	
}