开关问题(模板+高斯消元)

开关问题
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Total Submissions: 7771 Accepted: 3058

Description

有N个相同的开关,每个开关都与某些开关有着联系,每当你打开或者关闭某个开关的时候,其他的与此开关相关联的开关也会相应地发生变化,即这些相联系的开关的状态如果原来为开就变为关,如果为关就变为开。你的目标是经过若干次开关操作后使得最后N个开关达到一个特定的状态。对于任意一个开关,最多只能进行一次开关操作。你的任务是,计算有多少种可以达到指定状态的方法。(不计开关操作的顺序)

Input

输入第一行有一个数K,表示以下有K组测试数据。 
每组测试数据的格式如下: 
第一行 一个数N(0 < N < 29) 
第二行 N个0或者1的数,表示开始时N个开关状态。 
第三行 N个0或者1的数,表示操作结束后N个开关的状态。 
接下来 每行两个数I J,表示如果操作第 I 个开关,第J个开关的状态也会变化。每组数据以 0 0 结束。 

Output

如果有可行方法,输出总数,否则输出“Oh,it's impossible~!!” 不包括引号

Sample Input

2
3
0 0 0
1 1 1
1 2
1 3
2 1
2 3
3 1
3 2
0 0
3
0 0 0
1 0 1
1 2
2 1
0 0

Sample Output

4
Oh,it's impossible~!!

Hint

第一组数据的说明: 
一共以下四种方法: 
操作开关1 
操作开关2 
操作开关3 
操作开关1、2、3 (不记顺序) 

Source

LIANGLIANG@POJ

Description

有N个相同的开关,每个开关都与某些开关有着联系,每当你打开或者关闭某个开关的时候,其他的与此开关相关联的开关也会相应地发生变化,即这些相联系的开关的状态如果原来为开就变为关,如果为关就变为开。你的目标是经过若干次开关操作后使得最后N个开关达到一个特定的状态。对于任意一个开关,最多只能进行一次开关操作。你的任务是,计算有多少种可以达到指定状态的方法。(不计开关操作的顺序)

Input

输入第一行有一个数K,表示以下有K组测试数据。 
每组测试数据的格式如下: 
第一行 一个数N(0 < N < 29) 
第二行 N个0或者1的数,表示开始时N个开关状态。 
第三行 N个0或者1的数,表示操作结束后N个开关的状态。 
接下来 每行两个数I J,表示如果操作第 I 个开关,第J个开关的状态也会变化。每组数据以 0 0 结束。 

Output

如果有可行方法,输出总数,否则输出“Oh,it's impossible~!!” 不包括引号

Sample Input

2
3
0 0 0
1 1 1
1 2
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0 0
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1 2
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0 0

Sample Output

4
Oh,it's impossible~!!

Hint

第一组数据的说明: 
一共以下四种方法: 
操作开关1 
操作开关2 
操作开关3 
操作开关1、2、3 (不记顺序) 

Source

LIANGLIANG@POJ
注意:题目中i和j说反了
个灯可以控制自己和其他的一些灯,xi代表第i个灯是否操作,所以xi的值只会是0或1。
对每一个灯的来说,肯能会收几个灯的控制,如果第i个灯被第k个灯控制,那么xk的系数为1,否则为0,。结果如果变化为1,不变化为0,所以得到一个异或方程组。
求解这个异或方程组,进行高斯消元
异或方程组的高斯消元的方式,和不同的高斯消元大部分相同,但是不是用减,而是判断要消的那行如果是1,进行异或,否则不动。
通过高斯消元,可以判断出方程是否有解,和解的个数。
如本题中求出矩阵的自由元数num1个。所以这num1个值的取值对结果是没有影响的,又因为xi只能取0或1,所以方法数位2^num1
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std ;
int Map[30][30] , a[30] ;
void swap1(int p,int q,int n)
{int j , temp ;temp = a[p] ; a[p] = a[q] ; a[q] = temp ;for(j = 1 ; j <= n ; j++){temp = Map[p][j] ; Map[p][j] = Map[q][j] ; Map[q][j] = temp ;}return ;
}
int solve(int n)
{int i , j , k , t = 1 , num1 = 0 ;for(i = 1 ; i <= n && t <= n ; i++){for(j = i ; j <= n ; j++)if( Map[j][t] )break ;if(j == n+1){t++ ;i-- ;num1++;continue ;}if( i != j )swap1(i,j,n) ;for(j = i+1 ; j <= n ; j++){if( Map[j][t] == 0 ) continue ;for(k = t ; k <= n ; k++)Map[j][k] = Map[i][k] ^ Map[j][k] ;a[j] = a[i] ^ a[j] ;}t++ ;}for( ; i <= n ; i++)if( a[i] == 1 )return -1 ;return num1 ;
}
int main()
{int t , n , i , j , x ;scanf("%d", &t) ;while( t-- ){memset(Map,0,sizeof(Map)) ;scanf("%d", &n) ;for(i = 1 ; i <= n ; i++){scanf("%d", &a[i]) ;Map[i][i] = 1 ;}for(i = 1 ; i <= n ; i++){scanf("%d", &x) ;a[i] = a[i]^x ;}int u , v ;while( scanf("%d %d", &v, &u) ){if( u == 0 && v == 0 ) break ;Map[u][v] = 1 ;}x = solve(n) ;if( x == -1 )printf("Oh,it's impossible~!!\n") ;elseprintf("%d\n", 1<<x) ;}return 0;
}



异或方程组的高斯消元模板:
//有equ个方程,var个变元。增广矩阵行数为equ,列数为var+1,分别为0到varint equ,var;int a[MAXN][MAXN]; //增广矩阵int x[MAXN]; //解集int free_x[MAXN];//用来存储自由变元(多解枚举自由变元可以使用)int free_num;//自由变元的个数//返回值为-1表示无解,为0是唯一解,否则返回自由变元个数int Gauss(){int max_r,col,k;free_num = 0;for(k = 0, col = 0 ; k < equ && col < var ; k++, col++){max_r = k;for(int i = k+1;i < equ;i++){if(abs(a[i][col]) > abs(a[max_r][col]))max_r = i;}if(a[max_r][col] == 0){k--;free_x[free_num++] = col;//这个是自由变元continue;}if(max_r != k){for(int j = col; j < var+1; j++)swap(a[k][j],a[max_r][j]);}for(int i = k+1;i < equ;i++){if(a[i][col] != 0){for(int j = col;j < var+1;j++)a[i][j] ^= a[k][j];}}}for(int i = k;i < equ;i++)//进入此循环的条件:本身矩阵行大于列 或者 因为出现自由变元后使得非自由变元数比行数小if(a[i][col] != 0)//若等号右边是1则无解,因为等号左边已经消为0return -1;//无解if(k < var) return var-k;//自由变元个数//唯一解,回代for(int i = var-1; i >= 0;i--){x[i] = a[i][var];for(int j = i+1;j < var;j++)x[i] ^= (a[i][j] && x[j]);}return 0;}


异或方程组的高斯消元模板:

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