HDU 3364 Lanterns (高斯消元)
析:同余高斯消元法,模板题,将每个开关控制每个灯列成行列式,最终状态是结果列,同余高斯消元,如果无解就是0,否则结果就是1<<(自由变元的个数);
代码如下:
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<string.h>
#include<math.h>
using namespace std;
const int maxn = 110;
const int mod = 2;
int a[maxn][maxn];//增广矩阵
int b[maxn][maxn];
int x[maxn];//解集
bool free_x[maxn];//标记是否是不确定的变元
int gcd(int a,int b)
{
return a == 0?b:gcd(b%a,a);
}
int lcm(int a,int b)
{
return a*b/gcd(a,b);//先除后乘防溢出
}
// 高斯消元法解方程组(Gauss-Jordan elimination).(-2表示有浮点数解,但无整数解,
//-1表示无解,0表示唯一解,大于0表示无穷解,并返回自由变元的个数)
//有equ个方程,var个变元。增广矩阵行数为equ,分别为0到equ-1,列数为var+1,分别为0到var.
int Gauss(int equ,int var)
{
int i,j,k;
int max_r;// 当前这列绝对值最大的行.
int col;//当前处理的列
int ta,tb;
int LCM;
int temp;
int free_x_num;
int free_index;
// for(int i=0;i<=var;i++)
// {
// x[i]=0;
// free_x[i]=true;
// }
//转换为阶梯阵.
col=0; // 当前处理的列
for(k = 0;k < equ && col < var;k++,col++)
{// 枚举当前处理的行.
// 找到该col列元素绝对值最大的那行与第k行交换.(为了在除法时减小误差)
max_r=k;
for(i=k+1;i<equ;i++)
{
if(abs(a[i][col])>abs(a[max_r][col])) max_r=i;
}
if(max_r!=k)
{// 与第k行交换.
for(j=k;j<var+1;j++) swap(a[k][j],a[max_r][j]);
}
if(a[k][col]==0)
{// 说明该col列第k行以下全是0了,则处理当前行的下一列.
k--;
continue;
}
for(i=k+1;i<equ;i++)
{// 枚举要删去的行.
if(a[i][col])
{
LCM = lcm(abs(a[i][col]),abs(a[k][col]));
ta = LCM/abs(a[i][col]);
tb = LCM/abs(a[k][col]);
if(a[i][col]*a[k][col]<0)tb=-tb;//异号的情况是相加
for(j=col;j<var+1;j++)
{
a[i][j] = ((a[i][j]*ta-a[k][j]*tb)%mod+mod)%mod;//如果不是同模取余则改为a[i][j] = (a[i][j]*ta-a[k][j]*tb;
}
}
}
}
// 1. 无解的情况: 化简的增广阵中存在(0, 0, ..., a)这样的行(a != 0).
for (i = k; i < equ; i++)
{ // 对于无穷解来说,如果要判断哪些是自由变元,那么初等行变换中的交换就会影响,则要记录交换.
if (a[i][col]) return -1;
}
// 2. 无穷解的情况: 在var * (var + 1)的增广阵中出现(0, 0, ..., 0)这样的行,即说明没有形成严格的上三角阵.
// 且出现的行数即为自由变元的个数.
if (k < var)
{
//首先,自由变元有var - k个,即不确定的变元至少有var - k个.
// for (i = k - 1; i >= 0; i--)
// {
// // 第i行一定不会是(0, 0, ..., 0)的情况,因为这样的行是在第k行到第equ行.
// // 同样,第i行一定不会是(0, 0, ..., a), a != 0的情况,这样的无解的.
// free_x_num = 0; // 用于判断该行中的不确定的变元的个数,如果超过1个,则无法求解,它们仍然为不确定的变元.
// for (j = 0; j < var; j++)
// {
// if (a[i][j] != 0 && free_x[j]) free_x_num++, free_index = j;
// }
// if (free_x_num > 1) continue; // 无法求解出确定的变元.
// // 说明就只有一个不确定的变元free_index,那么可以求解出该变元,且该变元是确定的.
// temp = a[i][var];
// for (j = 0; j < var; j++)
// {
// if (a[i][j] != 0 && j != free_index) temp -= a[i][j] * x[j];
// }
// x[free_index] = temp / a[i][free_index]; // 求出该变元.
// free_x[free_index] = 0; // 该变元是确定的.
// }
return var - k; // 自由变元有var - k个.
}
// 3. 唯一解的情况: 在var * (var + 1)的增广阵中形成严格的上三角阵.
// 计算出Xn-1, Xn-2 ... X0.
//需要解得时候就用下面的循环来解。
// for (i = var - 1; i >= 0; i--)
// {
// temp = a[i][var];
// for (j = i + 1; j < var; j++)
// {
// if (a[i][j] != 0) temp = ((temp - a[i][j]*x[j])%mod+mod)%mod;//temp -= a[i][j] * x[j];
// }
// while(temp % a[i][i] != 0) temp+=mod;//如果不是同模取余,则temp % a[i][i] != 0时产生浮点数解
// x[i] = (temp / a[i][i])%mod;
// if(x[i]<0)x[i]+=mod;
// }
return 0;
}
int main()
{
int i, j;
int n,m,var;
int t,kase = 1;
scanf("%d",&t);
while (t--)
{
memset(b,0,sizeof(b));
scanf("%d%d", &n, &var);
for(int i = 0;i < var;i++)
{
int num;
scanf("%d",&num);
for(int j = 0;j < num;j++)
{
int nn;
scanf("%d",&nn);
b[nn-1][i] = 1;
}
}
scanf("%d",&m);
printf("Case %d:\n",kase++);
while(m--)
{
memcpy(a,b,sizeof(b));
for(int i = 0;i < n;i++)
{
scanf("%d",&a[i][var]);
}
int ans = Gauss(n,var);
if(ans == -1)
printf("0\n");
else if(ans == 0)
printf("1\n");
else
printf("%I64d\n",1LL<<ans);
}
}
return 0;
}
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