场景:


在大小为MxN的棋盘上,有红色和绿色的棋子。
板上的每个正方形可以包含任意数量的任何颜色的块。 (我们可以在同一正方形中有5个-3个绿色和2个红色,例如绿色,绿色,红色,红色或其他数字)
我正在寻找板上的轴对齐矩形,其中包含尽可能多的绿色块。
但是,矩形不能包含超过给定数量的红色块。
矩形的一个角必须为(0,0)。


例:

电路板尺寸为6x4,红色部分标记为“ x”,绿色部分标记为“ o”。

+-+-+-+-+-+-+
3 | | | | o | x | o |
+-+-+-+-+-+-+
2 | o | | x | | | o |
+-+-+-+-+-+-+
1 | o | | o | | o | x |
+-+-+-+-+-+-+
0 | | o | | x | | x |
+-+-+-+-+-+-+
0 1 2 3 4 5



如果我们允许2个红色块,那么(4,2)是一个最佳解决方案,因为(0,0)和(4,2)之间的区域包含5个绿色块和2个红色块。
最多有2个红色块的点最多包含5个绿色块。 (3,3)也是一个最佳解决方案。
如果我们允许3个红色小块,那么(4,3)是唯一的最佳解决方案,有6个绿色小块。


我得到:


板子尺寸
所有绿色和红色部分的坐标,
允许的红色块数(“ maxRed”)


目标:
对于任何给定的“ maxRed”,该类应能够计算坐标(x,y),以使(0,0)和(x,y)之间的轴对齐矩形最多包含“ maxRed”个红色片断,并且绿色块的数量最大。

我的问题:

通过遍历具有最大绿色点和给定最大红色点的所有可能的矩阵(以找到最大的三角形)来解决此问题显然是无效的,我正在尝试找到一种无需使用蛮力就能找到该矩阵的方法。

一些直觉:

我想查看从原点(0,0)允许在矩形中的壁橱最大红色点(如果maxRed = 2,则最接近两个红色点),然后从中检查矩形的所有可能的“扩展”点(只是宽度,只是高度,宽度和高度,等等。)我也认为效率不高(在最坏的情况下效率很低)。

然后我想如果maxRed等于2并找到最接近的两个红色点,那么我们可以检查第三个maxRed(如果不存在,则将整个矩阵作为矩形返回),然后以某种方式搜索“小于”选项的数量-仍然需要考虑所有情况(第三个点可以在当前矩形的顶部,或者从它的左侧,或者对角线),以及是否来自例如在它的顶部,那么可能会有一个情况,我可以将其宽度扩展-也许不能(因为它的右边还有另一个红点)。但是您知道了,以某种方式找到了一种并非蛮力且尽可能高效的算法。

问题2:我还想知道如何处理另一个有趣的问题:
如果坐标定义为“浮动”,这意味着该板没有网格,您将如何解决该问题。现在,您需要返回最佳浮点(x,y)坐标,以使(0,0)和(x,y)之间的区域最多包含“ maxRed”红色块,而绿色块的数目最大。您将如何找到它,复杂性如何?

案例1,例如:
python - 棋盘游戏:找到带有限制的红点的最大绿点-LMLPHP

情况2:
python - 棋盘游戏:找到带有限制的红点的最大绿点-LMLPHP

另一个深入的直觉:

边缘情况:如果地图中的红点小于2,则返回所有矩阵的矩形。


然后,我们开始创建覆盖壁橱的两个红色点的矩形。 (例如,我们的矩形将扩展到y = 3,x = 2)覆盖所有区域。
然后我们检查红色点的壁橱y轴是什么,它比当前矩形的y大(y = 3),红色点的壁橱x轴是什么,它大于当前矩形的x(即x = 2),壁橱x和y也可以来自相同的第三个红点,而不必来自两个不同的红点。
这样,我们可以看到可以扩展矩形的“距离”。
然后,在步骤3中,如果可能,我们将尝试迭代上移(i + 1),并检查j的所有扩展,然后转到i + 2并检查所有j。


4.1,然后尽可能右移(j + 1),并检查所有i,然后继续进行j + 2,依此类推。

并返回我们可以构建的最高矩形-并且在此过程中,我们不会检查太多的i和j。

但这还不够

因为在“案例2”中有一个边缘案例

在同一地点有2个红点,因此我们将必须仔细检查第二最远的红点(如果x或y或两者都比第一个壁橱的红点明显更远)是否还有另一个红点在其中,如果同一单元格中总共有两个红点,则我们将其扩展到x或y-并从那里继续向上/向下扩展。

(我们可以看到它是对角线,还是从右边或从顶部看),如果它是从第一个红点的右边(意味着x大于我们当前的x-仅在x轴上),那么我们可以检查多远我们可以扩展顶部-通过查看红色点列表(如果我们在顶部有红色点),如果没有,那么我们将立即扩展到结尾,如果第二个红色点在我们顶部,则可以通过相同的方法进行检查向右延伸多远。

如果第二个红点在我们的对角线上(如用法示例中所示),则我们检查仅可以向左延伸多远,以及仅可以向顶部延伸多远,然后看看对我们有什么好处寻找更多的绿点。

我猜这个解决方案应该可以工作,并给出O(1)我猜想的时间复杂度。

最佳答案

如果您认为只有两个整数变量ij0 <= i <= M, 0 <= j <= N,则可以使用动态编程来解决。我将尝试在没有LaTeX引擎的情况下清楚地编写此内容,请耐心等待。

假设您创建了四个M * N整数GRVL矩阵。对于每个点(i, j)g_ij表示该正方形上的绿色块数,而r_ij表示红色块的数目。 v_ij表示矩形(0, 0) - (i, j)中的绿色块数,如果红色块的数量过多,则为0,l_ij表示矩形中的红色块数,如果原始值正在变化,则为无穷大超过限制。如果我谈论一个单元格的值,我的意思是v_ij,则一个单元格的限制等于l_ij

(0, 0)点开始,编程方法如下:


给定点(i, j)
可能的指示方向为(i + 1, j),右侧为(i, j + 1)
对于(i + i, j),矩形l_(i + 1)j中的红色块数等于前一个单元格l_ij的限制+矩形上方行中的红色块数,因此单元格(0, j)(i + 1, j)。如果使用限制l_ij,则不必为一个步骤计算(i + 1) * j单元格的总和,而只需计算行中j + 1单元格-j单元格的总和再加上一个存储的值。计算v_(i + 1)j时也是如此,只需使用存储值v_ij加上上一行中的绿色块数即可。
如果超过了红色块的限制数量,则可以在(i + 1, j)和右上角(M, N)之间创建一个矩形,并将所有这些单元格的限制指定为超出-因为在那里可以形成的所有可能的矩形必须包含矩形(0, 0) - (i + 1, j),因此它们必须包含太多红色块。正确的计算非常相似。
一旦不再有未知的片段,只需找到O(MN)时间中V的最大值即可。


对于您的第二个问题,可能的近似值是在0到1之间采用步长大小,然后将所有值除以该步长,然后向下舍入,因此步长为1/10的(2/3, 7/5)将变为(6, 14)。然后使用这些步骤应用算法。您可以多次运行,减小步长,在两次运行之间存储和转换矩阵V,因此可以避免进行大量计算。希望对您有所帮助!

更新:现在有一个示例执行

在每个单元格中的示例(x, y)分别表示绿色和红色的块数。矩阵G和R旁边是-空值表示0。
红色棋子的数量限制为3。

                                       G                   R
  +-----+-----+-----+-----+    +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
3 |(1,2)|     |     |(4,0)|  3 | 1 |   |   | 4 | 3 | 2 |   |   |   |
  +-----+-----+-----+-----+    +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
2 |     |(3,1)|     |(1,2)|  2 |   | 3 |   | 1 | 2 |   | 1 |   | 2 |
  +-----+-----+-----+-----+    +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
1 |(1,1)|(1,1)|     |     |  1 | 1 | 1 |   |   | 1 | 1 | 1 |   |   |
  +-----+-----+-----+-----+    +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
0 |     |(0,1)|(3,1)|(1,1)|  0 |   |   | 3 | 1 | 0 |   | 1 | 1 | 1 |
  +-----+-----+-----+-----+    +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
     0     1     2     3         0   1   2   3       0   1   2   3


(0, 0)开始,我们有0个红色块和0个绿色块,因此VL如下所示:

          V                   L
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
3 |   |   |   |   | 3 |   |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
2 |   |   |   |   | 2 |   |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
1 |   |   |   |   | 1 |   |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
0 | 0 |   |   |   | 0 | 0 |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
    0   1   2   3       0   1   2   3


为了完整性,我确实在VL中填充零值。
现在我们可以上升到(1, 0),然后上升到(0, 1)。向上,我们得到l_10 = l_00 + r_10 = 0 + 1 = 1v_10 = v_00 + g_10 = 0 + 1 = 1。在右边,我们得到l_01 = l_00 + r_01 = 0 + 1 = 1v_01 = v_00 + g_01 = 0。这给我们以下情况:

          V                   L
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
3 |   |   |   |   | 3 |   |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
2 |   |   |   |   | 2 |   |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
1 | 1 |   |   |   | 1 | 1 |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
0 | 0 | 0 |   |   | 0 | 0 | 1 |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
    0   1   2   3       0   1   2   3


现在,我们可以从(1, 0)上升,直接从(1, 0)上升,这等效于从(0, 1)上升,我们可以从(0, 1)上升。
如果从(1, 0)升至(2, 0),则会得到l_20 = l_10 + r_20 = 1 + 0 = 1v_20 = v_10 + g_20 = 1 + 0 = 1。如果从(1, 0)转到(1, 1),则得到l_11 = l_10 + r_01 + r_11 = 1 + 1 + 1 = 3。请注意,这与从(0, 1)升至l_11 = l_01 + r_10 + r_11 = 1 + 1 + 1 = 3完全相同。类似地,v_11 = v_10 + g_01 + g_11 = 1 + 1 = 2。最后,如果我们从(0, 1)转到(0, 2),则得到l_02 = l_01 + r_02 = 1 + 1 = 2v_02 = v_01 + g_02 = 0 + 3 = 3。这将导致以下模式:

          V                   L
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
3 |   |   |   |   | 3 |   |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
2 | 1 |   |   |   | 2 | 1 |   |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
1 | 1 | 2 |   |   | 1 | 1 | 3 |   |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
0 | 0 | 0 | 3 |   | 0 | 0 | 1 | 2 |   |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
    0   1   2   3       0   1   2   3


现在,我们可以从(2, 0)上升,从(2, 0)上升,这等效于从(1, 1)上升,从(1, 1)上升,这等效于从(0, 2)上升,或者从(0, 2)上升。如果从(2, 0)升至(3, 0),则会得到l_30 = l_20 + r_30 = 1 + 2 = 3v_30 = v_20 + g_30 = 1 + 1 = 2
我们可以通过从(2, 1)向上计算来计算(2, 0),但是从(1, 1)向上可以允许我们对更大一部分预先计算的矩形(4个单元格而不是3个单元格)进行相同的计算。我们得到l_21 = l_11 + r_20 + r_21 = 3 + 0 + 1 = 4。由于超出了限制,因此v_21 = 0。现在,任何包含(2, 1)的矩形将具有与(2, 1)完全相同的单元格,包括那些加起来最多为4个红色部分的单元格。因此,所有包含(2, 1)的矩形都必须无效。这些都是带有x >= 2y >=1的单元格。为了明确起见,我们给它们l_xy = Inf
单元格(1, 2)包含(0, 0),但是由于l_12 = l_11 + r_02 + r_12 = 3 + 1 + 0 = 4,该单元格无效,(1, 3)遵循与上述相同的逻辑。

最后,如果我们从(0, 2)转到(0, 3),则得到l_03 = l_02 + r_03 = 2 + 1 = 3v_03 = v_02 + g_03 = 3 + 1 = 4。这将导致以下模式:

          V                   L
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
3 | 2 | 0 | 0 | 0 | 3 | 3 |Inf|Inf|Inf|
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 2 | 1 |Inf|Inf|Inf|
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
1 | 1 | 2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 3 |Inf|Inf|
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
0 | 0 | 0 | 3 | 4 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 |
  +---+---+---+---+   +---+---+---+---+
    0   1   2   3       0   1   2   3


如您所见,具有最高值的矩形是由点(0, 3)具有值4形成的矩形,我们在计算16个像元中只有10个时发现了这一点。当然,该算法的上限是O(MN),但是实际上这是不可避免的,因为考虑没有红色碎片或限制很高的情况。然后,您仍然必须计算所有M * N单元格的总和。

10-08 14:38