0 1 балансировка матрицы

В википедии http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_programming#A_type_of_balanced_0.E2.80.931_matrix, подсчитывающий количество сбалансированных матриц 0 1. Но мне было очень сложно реализовать приведенный там алгоритм. Есть ли лучший алгоритм?

Если нет, то может ли кто-нибудь объяснить представленный там алгоритм так, чтобы его было легче реализовать. Например, каким будет рекуррентное отношение в этом алгоритме? Потому что, как только я найду его, мне будет легко запомнить его.

Также может ли кто-нибудь сказать, почему эта конкретная проблема кажется намного сложнее, чем все другие проблемы, приведенные на этой странице.


person ocwirk    schedule 08.11.2011    source источник


Ответы (2)


Динамическое программирование было бы быстрее, но вот простой способ перечисления. Сбалансированная матрица: двухцветная матрица 0-1. Здесь s — размер сбалансированной квадратной матрицы 0-1, L[p][q] — элемент матрицы. Сначала вызовите enumerate(s,1,1).

int enumerate(int s, int p,int q){ 

    if(p>s) {
             printmatrix(L);
             return 0;
    }

    if(p>=3 && q>=3){
            int min = p;if(p>q){min=q;}
            if L[1...min][1...min] is not a balanced matrix, then return 0;            
    }
    if(q<=s) {
            L[p][q] = 1;
            enumerate(s,p,q+1);
            if(p!=q){
                     L[p][q] = 0;
                     enumerate(s,p,q+1);            
            }
    }
    if(q>s) {
            enumerate(s,p+1,1); 
    }
    return 0;
}
person Debajyoti Mondal    schedule 05.08.2012

Решение для динамического программирования

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Balanced01Matrix {

    //Variable to hold all possible row permutation 
    private int[][] rowPerms;

    //Mapping function f((n/2,n/2),(n/2,n/2)......(n/2,n/2))
    Map<String, Integer> arrangeFunction;

    int rowCounter = 0;

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Balanced01Matrix bm = new Balanced01Matrix();
        int n = 4;
        int rows = bm.combination(n, n/2);
        bm.rowPerms = new int[rows][n];
        //Getting all the row permuation with n/2 '0' and n/2 '1'
        bm.getAllCombination(n/2, n/2, n, new int[n]);
        //bm.printAllCombination();
        bm.arrangeFunction = new HashMap<String, Integer>();
        //Variable to hold vector ((n/2,n/2),(n/2,n/2),......(n/2,n/2))
        int[][] digitsRemaining = new int[n][2];
        for(int i=0;i<n;i++){
            digitsRemaining[i][0]=n/2;
            digitsRemaining[i][1]=n/2;
        }
        //Printing total number of combination possible for nxn balanced matrix
        System.out.println(bm.possibleCombinations(digitsRemaining, n));
    }

    /**
     * Method to get all permutation of a row with n/2 zero and n/2 one
     * @param oneCount
     * @param zeroCount
     * @param totalCount
     * @param tmpArr
     */
    private void getAllCombination(int oneCount, int zeroCount, int totalCount, int[] tmpArr){
        if(totalCount>0){
            if(oneCount > 0){
                tmpArr[totalCount-1] = 1;
                getAllCombination(oneCount-1, zeroCount, totalCount-1, tmpArr);
            }
            if(zeroCount > 0){
                tmpArr[totalCount-1] = 0;
                getAllCombination(oneCount, zeroCount-1, totalCount-1, tmpArr);
            }
        }else{
            rowPerms[rowCounter++] = tmpArr.clone();
        }

    }

    /**
     * Recursive function to calculate all combination possible for a given vector and level
     * @param digitsRemaining
     * @param level
     * @return
     */
    private int possibleCombinations(int[][] digitsRemaining, int level){
        //Using memoization
        if(arrangeFunction.containsKey(getStringForDigitsRemaining(digitsRemaining))){
            return arrangeFunction.get(getStringForDigitsRemaining(digitsRemaining)); 
        }
        int totalCombination = 0;
        for(int[] row: rowPerms){
            int i=0;
            int[][] tmpArr = createCopy(digitsRemaining);
            for(;i<row.length;i++){
                if(row[i]==0){
                    if(tmpArr[i][0] - 1 >= 0){
                        tmpArr[i][0] -= 1;
                    }else
                        break;
                }else{
                    if(tmpArr[i][1] - 1 >= 0){
                        tmpArr[i][1] -= 1;
                    }else
                        break;
                }
            }
            //If row permutation is successfully used for this level
            //else try next permuation
            if(i==row.length){
                //If last row of matrix return 1
                if(level == 1){
                    return 1;
                }else{
                    int combinations = possibleCombinations(tmpArr, level-1);
                    arrangeFunction.put(getStringForDigitsRemaining(tmpArr), combinations);
                    totalCombination += combinations;
                }
            }
        }
        return totalCombination;
    }

    /**
     * Creating deep copy of 2 dimensional array
     * @param arr
     * @return
     */
    private int[][] createCopy(int[][] arr){
        int[][] newArr = new int[arr.length][arr[0].length];
        for(int i=0;i<arr.length;i++){
            for(int j=0;j<arr[0].length;j++){
                newArr[i][j] = arr[i][j];
            }
        }
        return newArr;
    }

    private void printRow(int[] row){
        for(int i: row)
            System.out.print(i);
    }

    private String getStringForDigitsRemaining(int[][] digitsRemaining){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(int i=0;i<digitsRemaining.length;i++){
            sb.append(digitsRemaining[i][0]);
            sb.append(digitsRemaining[i][1]);
        }
        return sb.toString();
    }

    /**
     * Calculates x choose y
     * @param x
     * @param y
     */
    private int combination(int x, int y){
        if(x>0 && y>0 && x>y)
            return factorial(x)/(factorial(y)*factorial(x-y));
        else
            return 0;
    }

    private int factorial(int x){
        if(x==0)
            return 1;
        return x*factorial(x-1);

    }

    private void printAllCombination(){
        for(int[] arr: rowPerms){
            for(int i: arr)
                System.out.print(i);
            System.out.println();
        }


    }



}
person Saurabh Saxena    schedule 17.01.2014
comment
Исправлено форматирование кода для вас. Кроме того, вероятно, было бы неплохо описать вне кода, как это работает; не многие люди будут искать объяснения в комментариях к коду. - person Dennis Meng; 17.01.2014