我有一个nxm个由非负整数组成的矩阵。例如:

2 3 4 7 1
1 5 2 6 2
4 3 4 2 1
2 1 2 4 1
3 1 3 4 1
2 1 4 3 2
6 9 1 6 4

“投下炸弹”会使目标细胞及其所有八个邻居的数量减少一个,直到最小值为零。

x x x 
x X x
x x x

什么样的算法可以确定将所有细胞减少到零所需的最少炸弹数量?

B选项(因为我不是一个细心的读者)

事实上,问题的第一个版本并不是我要寻找的答案。我没有仔细阅读整个任务,有额外的约束条件,让我们说:

那么简单的问题是,当行中的序列必须是非递增的:

8 7 6 6 5是可能的输入序列

7 8 5 5 2是不可能的,因为7 -> 8在一个序列中增长。

也许为“简单”的问题找到答案会有助于为更难的问题找到解决方案。

PS:我相信当我们有几个相同的情况需要最少的炸弹来清除上面的线时,我们会选择在“左侧”使用最多炸弹的一个。还有什么证据是正确的吗?


当前回答

我相信为了减少炸弹的数量,你只需要最大化伤害。 要做到这一点,需要检查具有最强力的区域。因此,您首先分析具有3x3核的场,并检查哪里的和更强。还有炸弹…一直这样做,直到场地变平。这个文件的答案是28

var oMatrix = [
[2,3,4,7,1],
[1,5,2,6,2],
[4,3,4,2,1],
[2,1,2,4,1],
[3,1,3,4,1],
[2,1,4,3,2],
[6,9,1,6,4]
]

var nBombs = 0;
do
{
    var bSpacesLeftToBomb = false;
    var nHigh = 0;
    var nCellX = 0;
    var nCellY = 0;
    for(var y = 1 ; y<oMatrix.length-1;y++) 
        for(var x = 1 ; x<oMatrix[y].length-1;x++)  
        {
            var nValue = 0;
            for(var yy = y-1;yy<=y+1;yy++)
                for(var xx = x-1;xx<=x+1;xx++)
                    nValue += oMatrix[yy][xx];

            if(nValue>nHigh)
            {
                nHigh = nValue;
                nCellX = x;
                nCellY = y; 
            }

        }
    if(nHigh>0)
    {
        nBombs++;

        for(var yy = nCellY-1;yy<=nCellY+1;yy++)
        {
            for(var xx = nCellX-1;xx<=nCellX+1;xx++)
            {
                if(oMatrix[yy][xx]<=0)
                    continue;
                oMatrix[yy][xx] = --oMatrix[yy][xx];
            }
        }
        bSpacesLeftToBomb = true;
    }
}
while(bSpacesLeftToBomb);

alert(nBombs+'bombs');

其他回答

评价函数,总和:

int f (int ** matrix, int width, int height, int x, int y)
{
    int m[3][3] = { 0 };

    m[1][1] = matrix[x][y];
    if (x > 0) m[0][1] = matrix[x-1][y];
    if (x < width-1) m[2][1] = matrix[x+1][y];

    if (y > 0)
    {
        m[1][0] = matrix[x][y-1];
        if (x > 0) m[0][0] = matrix[x-1][y-1];
        if (x < width-1) m[2][0] = matrix[x+1][y-1];
    }

    if (y < height-1)
    {
        m[1][2] = matrix[x][y+1];
        if (x > 0) m[0][2] = matrix[x-1][y+1];
        if (x < width-1) m[2][2] = matrix[x+1][y+1];
    }

    return m[0][0]+m[0][1]+m[0][2]+m[1][0]+m[1][1]+m[1][2]+m[2][0]+m[2][1]+m[2][2];
}

目标函数:

Point bestState (int ** matrix, int width, int height)
{
    Point p = new Point(0,0);
    int bestScore = 0;
    int b = 0;

    for (int i=0; i<width; i++)
        for (int j=0; j<height; j++)
        {
            b = f(matrix,width,height,i,j);

            if (b > bestScore)
            {
                bestScore = best;
                p = new Point(i,j);
            }
        }

    retunr p;
}

破坏功能:

void destroy (int ** matrix, int width, int height, Point p)
{
    int x = p.x;
    int y = p.y;

    if(matrix[x][y] > 0) matrix[x][y]--;
    if (x > 0) if(matrix[x-1][y] > 0) matrix[x-1][y]--;
    if (x < width-1) if(matrix[x+1][y] > 0) matrix[x+1][y]--;

    if (y > 0)
    {
        if(matrix[x][y-1] > 0) matrix[x][y-1]--;
        if (x > 0) if(matrix[x-1][y-1] > 0) matrix[x-1][y-1]--;
        if (x < width-1) if(matrix[x+1][y-1] > 0) matrix[x+1][y-1]--;
    }

    if (y < height-1)
    {
        if(matrix[x][y] > 0) matrix[x][y+1]--;
        if (x > 0) if(matrix[x-1][y+1] > 0) matrix[x-1][y+1]--;
        if (x < width-1) if(matrix[x+1][y+1] > 0) matrix[x+1][y+1]--;
    }
}

目标函数:

bool isGoal (int ** matrix, int width, int height)
{
    for (int i=0; i<width; i++)
        for (int j=0; j<height; j++)
            if (matrix[i][j] > 0)
                return false;
    return true;
}

线性最大化函数:

void solve (int ** matrix, int width, int height)
{
    while (!isGoal(matrix,width,height))
    {
        destroy(matrix,width,height, bestState(matrix,width,height));
    }
}

这不是最优的,但可以通过找到更好的评价函数来优化。

. .但是考虑到这个问题,我在想一个主要的问题是在0中间的某个点上得到废弃的数字,所以我要采取另一种方法。这是支配最小值为零,然后试图转义零,这导致一般的最小现有值(s)或这样

蛮力!

我知道它效率不高,但即使你找到了一个更快的算法,你也可以对这个结果进行测试,以了解它有多准确。

使用一些递归,像这样:

void fn(tableState ts, currentlevel cl)
{
  // first check if ts is all zeros yet, if not:
  //
  // do a for loop to go through all cells of ts, 
  // for each cell do a bomb, and then
  // call: 
  // fn(ts, cl + 1);

}

你可以通过缓存来提高效率,如果不同的方法导致相同的结果,你不应该重复相同的步骤。

阐述:

如果轰炸单元格1,3,5的结果与轰炸单元格5,3,1的结果相同,那么,对于这两种情况,您不应该重新执行所有后续步骤,只需1就足够了,您应该将所有表状态存储在某个地方并使用其结果。

表统计信息的散列可以用于快速比较。

Well, suppose we number the board positions 1, 2, ..., n x m. Any sequence of bomb drops can be represented by a sequence of numbers in this set, where numbers can repeat. However, the effect on the board is the same regardless of what order you drop the bombs in, so really any choice of bomb drops can be represented as a list of n x m numbers, where the first number represents the number of bombs dropped on position 1, the second number represents the number of bombs dropped on position 2, etc. Let's call this list of n x m numbers the "key".

你可以试着先计算1个炸弹投下的所有板子状态,然后用这些来计算2个炸弹投下的所有板子状态,等等,直到你得到所有的0。但是在每一步中,您都将使用上面定义的键缓存状态,因此您可以在计算下一步时使用这些结果(一种“动态规划”方法)。

但是根据n、m的大小和网格中的数字,这种方法的内存需求可能会过多。一旦你计算了N + 1的所有结果,你就可以抛弃N个炸弹投掷的所有结果,所以这里有一些节省。当然,您不能以花费更长的时间为代价缓存任何东西——动态编程方法以内存换取速度。

这可以用深度为O(3^(n))的树来求解。其中n是所有平方和。

首先考虑用O(9^n)树来解决问题是很简单的,只需考虑所有可能的爆炸位置。有关示例,请参阅Alfe的实现。

接下来我们意识到,我们可以从下往上轰炸,仍然得到一个最小的轰炸模式。

Start from the bottom left corner. Bomb it to oblivion with the only plays that make sense (up and to the right). Move one square to the right. While the target has a value greater than zero, consider each of the 2 plays that make sense (straight up or up and to the right), reduce the value of the target by one, and make a new branch for each possibility. Move another to the right. While the target has a value greater than zero, consider each of the 3 plays that make sense (up left, up, and up right), reduce the value of the target by one, and make a new branch for each possibility. Repeat steps 5 and 6 until the row is eliminated. Move up a row and repeat steps 1 to 7 until the puzzle is solved.

这个算法是正确的,因为

有必要在某一时刻完成每一行。 完成一行总是需要一个游戏,一个在上面,一个在下面,或者在这一行内。 选择在未清除的最低行之上的玩法总是比选择在该行之上或该行之下的玩法更好。

在实践中,这个算法通常会比它的理论最大值做得更好,因为它会定期轰炸邻居并减少搜索的大小。如果我们假设每次轰炸都会减少4个额外目标的价值,那么我们的算法将运行在O(3^(n/4))或大约O(1.3^n)。

Because this algorithm is still exponential, it would be wise to limit the depth of the search. We might limit the number of branches allowed to some number, X, and once we are this deep we force the algorithm to choose the best path it has identified so far (the one that has the minimum total board sum in one of its terminal leaves). Then our algorithm is guaranteed to run in O(3^X) time, but it is not guaranteed to get the correct answer. However, we can always increase X and test empirically if the trade off between increased computation and better answers is worthwhile.

Pólya说:“如果你不能解决一个问题,那么有一个更容易解决的问题:找到它。”

显然更简单的问题是一维问题(当网格是单行时)。让我们从最简单的算法开始——贪婪地轰炸最大的目标。什么时候会出问题?

给定11 11,贪婪算法对先炸毁哪个单元格无关。当然,中心单元格更好——它一次将所有三个单元格归零。这就提出了一种新的算法a,“炸弹最小化剩余的总和”。这个算法什么时候会出错?

给定1 1 2 11 1,算法A在轰炸第2,第3或第4单元格之间是无所谓的。但是轰炸第二个单元格,留下0 0 11 11比轰炸第三个单元格,留下10 10 10 10 1好。如何解决这个问题?轰炸第三个单元格的问题是,左边的功和右边的功必须分开做。

“炸弹使剩余的总和最小化,但使左边(我们轰炸的地方)的最小值和右边的最小值最大化”如何?叫这个算法b,这个算法什么时候出错?


编辑:在阅读了评论之后,我同意一个更有趣的问题将是改变一维问题,使其两端连接起来。很乐意看到这方面的进展。