P1005 [NOIP 2007 提高组] 矩阵取数游戏

题目描述

帅帅经常跟同学玩一个矩阵取数游戏:对于一个给定的 n×mn \times mn×m 的矩阵,矩阵中的每个元素 ai,ja_{i,j}ai,j 均为非负整数。游戏规则如下:

  1. 每次取数时须从每行各取走一个元素,共 nnn 个。经过 mmm 次后取完矩阵内所有元素;
  2. 每次取走的各个元素只能是该元素所在行的行首或行尾;
  3. 每次取数都有一个得分值,为每行取数的得分之和,每行取数的得分 = 被取走的元素值 ×2i\times 2^i×2i,其中 iii 表示第 iii 次取数(从 111 开始编号);
  4. 游戏结束总得分为 mmm 次取数得分之和。

帅帅想请你帮忙写一个程序,对于任意矩阵,可以求出取数后的最大得分。

输入格式

输入文件包括 n+1n+1n+1 行:

第一行为两个用空格隔开的整数 nnn 和 mmm。

第 2∼n+12\sim n+12∼n+1 行为 n×mn \times mn×m 矩阵,其中每行有 mmm 个用单个空格隔开的非负整数。

输出格式

输出文件仅包含 111 行,为一个整数,即输入矩阵取数后的最大得分。

输入输出样例 #1

输入 #1

复制代码
2 3
1 2 3
3 4 2

输出 #1

复制代码
82

说明/提示

【数据范围】

对于 60%60\%60% 的数据,满足 1≤n,m≤301\le n,m\le 301≤n,m≤30,答案不超过 101610^{16}1016。

对于 100%100\%100% 的数据,满足 1≤n,m≤801\le n,m\le 801≤n,m≤80,0≤ai,j≤10000\le a_{i,j}\le10000≤ai,j≤1000。

【题目来源】

NOIP 2007 提高第三题。

答案

C++

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

typedef long long ll;

int main() {
    int n, m;
    cin >> n >> m;
    vector<vector<ll>> matrix(n, vector<ll>(m));
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            cin >> matrix[i][j];
        }
    }

    vector<ll> pow2(m + 1);
    pow2[0] = 1;
    for (int i = 1; i <= m; i++) {
        pow2[i] = pow2[i - 1] * 2;
    }

    ll total = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        vector<vector<ll>> dp(m, vector<ll>(m, 0));
        for (int len = 0; len < m; len++) {
            for (int l = 0; l + len < m; l++) {
                int r = l + len;
                int k = m - len;
                if (l == r) {
                    dp[l][r] = matrix[i][l] * pow2[k];
                } else {
                    dp[l][r] = max(
                        matrix[i][l] * pow2[k] + dp[l + 1][r],
                        matrix[i][r] * pow2[k] + dp[l][r - 1]
                    );
                }
            }
        }
        total += dp[0][m - 1];
    }

    cout << total << endl;
    return 0;
}

C

c 复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef long long ll;

ll max(ll a, ll b) {
    return a > b ? a : b;
}

int main() {
    int n, m;
    scanf("%d %d", &n, &m);
    ll** matrix = (ll**)malloc(n * sizeof(ll*));
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        matrix[i] = (ll*)malloc(m * sizeof(ll));
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            scanf("%lld", &matrix[i][j]);
        }
    }

    ll* pow2 = (ll*)malloc((m + 1) * sizeof(ll));
    pow2[0] = 1;
    for (int i = 1; i <= m; i++) {
        pow2[i] = pow2[i - 1] * 2;
    }

    ll total = 0;
    ll** dp = (ll**)malloc(m * sizeof(ll*));
    for (int i = 0; i < m; i++) {
        dp[i] = (ll*)malloc(m * sizeof(ll));
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        memset(dp, 0, m * m * sizeof(ll));
        for (int len = 0; len < m; len++) {
            for (int l = 0; l + len < m; l++) {
                int r = l + len;
                int k = m - len;
                if (l == r) {
                    dp[l][r] = matrix[i][l] * pow2[k];
                } else {
                    dp[l][r] = max(
                        matrix[i][l] * pow2[k] + dp[l + 1][r],
                        matrix[i][r] * pow2[k] + dp[l][r - 1]
                    );
                }
            }
        }
        total += dp[0][m - 1];
    }

    printf("%lld\n", total);

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        free(matrix[i]);
    }
    free(matrix);
    free(pow2);
    for (int i = 0; i < m; i++) {
        free(dp[i]);
    }
    free(dp);
    return 0;
}

Python

python 复制代码
n, m = map(int, input().split())
matrix = []
for _ in range(n):
    row = list(map(int, input().split()))
    matrix.append(row)

pow2 = [1] * (m + 1)
for i in range(1, m + 1):
    pow2[i] = pow2[i-1] * 2

total = 0
for i in range(n):
    dp = [[0] * m for _ in range(m)]
    for length in range(m):
        for l in range(m - length):
            r = l + length
            k = m - length
            if l == r:
                dp[l][r] = matrix[i][l] * pow2[k]
            else:
                dp[l][r] = max(
                    matrix[i][l] * pow2[k] + dp[l+1][r],
                    matrix[i][r] * pow2[k] + dp[l][r-1]
                )
    total += dp[0][m-1]

print(total)

Java

java 复制代码
import java.util.Scanner;

public class MatrixGame {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int n = scanner.nextInt();
        int m = scanner.nextInt();
        long[][] matrix = new long[n][m];
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                matrix[i][j] = scanner.nextLong();
            }
        }
        
        long[] pow2 = new long[m + 1];
        pow2[0] = 1;
        for (int i = 1; i <= m; i++) {
            pow2[i] = pow2[i - 1] * 2;
        }
        
        long total = 0;
        long[][] dp = new long[m][m];
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int len = 0; len < m; len++) {
                for (int l = 0; l + len < m; l++) {
                    int r = l + len;
                    int k = m - len;
                    if (l == r) {
                        dp[l][r] = matrix[i][l] * pow2[k];
                    } else {
                        dp[l][r] = Math.max(
                            matrix[i][l] * pow2[k] + dp[l + 1][r],
                            matrix[i][r] * pow2[k] + dp[l][r - 1]
                        );
                    }
                }
            }
            total += dp[0][m - 1];
            for (int a = 0; a < m; a++) {
                for (int b = 0; b < m; b++) {
                    dp[a][b] = 0;
                }
            }
        }
        
        System.out.println(total);
        scanner.close();
    }
}

Go

go 复制代码
package main

import (
	"fmt"
)

func max(a, b int64) int64 {
	if a > b {
		return a
	}
	return b
}

func main() {
	var n, m int
	fmt.Scan(&n, &m)
	matrix := make([][]int64, n)
	for i := range matrix {
		matrix[i] = make([]int64, m)
		for j := range matrix[i] {
			fmt.Scan(&matrix[i][j])
		}
	}

	pow2 := make([]int64, m+1)
	pow2[0] = 1
	for i := 1; i <= m; i++ {
		pow2[i] = pow2[i-1] * 2
	}

	var total int64 = 0
	dp := make([][]int64, m)
	for i := range dp {
		dp[i] = make([]int64, m)
	}

	for i := 0; i < n; i++ {
		for len := 0; len < m; len++ {
			for l := 0; l+len < m; l++ {
				r := l + len
				k := m - len
				if l == r {
					dp[l][r] = matrix[i][l] * pow2[k]
				} else {
					dp[l][r] = max(
						matrix[i][l]*pow2[k]+dp[l+1][r],
						matrix[i][r]*pow2[k]+dp[l][r-1],
					)
				}
			}
		}
		total += dp[0][m-1]
		for a := 0; a < m; a++ {
			for b := 0; b < m; b++ {
				dp[a][b] = 0
			}
		}
	}

	fmt.Println(total)
}
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