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河内机器人 P10027 梦境世界 完整题解

作者:admin | 分类:河内机器人 | 浏览:2 | 日期:2026年09月02日

这是一道典型的基于DAG路径性质推导的动态规划优化题,核心陷阱是常规的“记录前驱路径”DP思路

无法正确维护回溯状态,需要通过拆分“前进-回溯”周期的方式设计两层DP,最终把时间复杂度控制在

可接受范围内。


题意核心梳理


给定一个n×m的网格,部分格子是障碍物,要求从(1,1)出发走到(n,m),全程只能向右或向下移动,途中可

以进行最多p次“前进k步再原路回溯k步回到起点”的操作,求最终合法路径的总方案数,结果对给定模数

取模。

常规假做法的错误点:直接在DP状态里记录路径前驱,试图回溯时反向走之前的路径,这种状态无法维护

“前驱的前驱”信息,会大量重复统计非法路径,最终得到错误结果。


正解DP设计思路


我们把路径拆解为“正常前进→走k步再回溯k步回到原位→正常前进”的循环周期,通过两层独立DP分别

维护回溯子过程和全局路径过程,彻底规避路径状态丢失的问题:


第一层DP:预计算回溯方案数g数组‌

定义g[i][j][k]:表示站在(i,j)点,先走k步、再原路回溯k步最终回到(i,j)点的合法方案数。

初始化边界:当k=0时,只要(i,j)不是障碍物,g[i][j] = 1,代表原地不动的方案。

转移逻辑:倒序枚举i、j,避免状态覆盖,对于每个点(i,j),向下或向右走一步之后,把剩余步数拆分为两部分,

用乘法原理累加子方案数:

向下走一步:g[i][j][lv] += g[i][j][lv-c-1] * g[i+1][j][c]

向右走一步:g[i][j][lv] += g[i][j][lv-c-1] * g[i][j+1][c]

每一步计算后立刻取模,避免数值溢出。

第二层DP:全局路径DP f数组‌

定义f[i][j][k]:表示走到(i,j)点,全程已经使用了k次回溯操作的总方案数。

初始化边界:起点f = 1,代表初始状态站在起点、使用0次回溯的方案数为1。

转移逻辑:按层枚举回溯次数,再按顺序遍历所有网格点,从当前点向下或向右移动时,叠加g数组的回溯系

数,把“移动前先执行c次回溯”的方案数累加到目标点:

向下移动:f[i+1][j][lv + c] += f[i][j][lv] * g[i][j][c]

向右移动:f[i][j+1][lv + c] += f[i][j][lv] * g[i][j+1][c]

保证lv + c不超过最大回溯次数p,避免数组越界。

最终结果与优化要点


最终答案是把f[n][m]到f[n][m][p]的所有值累加取模,代表使用0到p次回溯的所有合法路径总方案数。

如果遇到O(n⁴)的时间复杂度被卡常,可以调换DP三个维度的枚举顺序,把最内层循环的缓存命中率拉满,同

时在所有加法操作后立刻取模,避免大整数运算拖慢性能。


完整参考代码如下:


cpp

#include<bits/stdc++.h>

#define fi first

#define se second

#define eb(x) emplace_back(x)

#define pb(x) push_back(x)

using namespace std;

typedef long long ll;

using pi = pair<int,int>;

const int N = 105;

int n, m, p, s, f[N][N][N], g[N][N][N], mod;

bitset<N> ban[N];


int main(){

    ios::sync_with_stdio(0);

    cin.tie(0);cout.tie(0);

    cin >> n >> m >> p >> mod >> s;

    while(s--){

        int x, y;cin >> x >> y;

        ban[x][y] = 1;

    }

    // 预计算g数组:回溯子过程方案数

    for(int lv = 0; lv <= p; lv++){

        for(int i = n; i >= 1; i--){

            for(int j = m; j >= 1; j--){

                if(lv == 0){

                    g[i][j] = !ban[i][j];

                    continue;

                }

                if(i + 1 <= n && !ban[i+1][j]){

                    for(int c = 0; c < lv; c++){

                        g[i][j][lv] = (g[i][j][lv] + 1ll * g[i][j][lv - c - 1] * g[i+1][j][c]) % mod;

                    }

                }

                if(j + 1 <= m && !ban[i][j+1]){

                    for(int c = 0; c < lv; c++){

                        g[i][j][lv] = (g[i][j][lv] + 1ll * g[i][j][lv - c - 1] * g[i][j+1][c]) % mod;

                    }

                }

            }

        }

    }

    // 全局路径DP

    f = 1;

    for(int lv = 0; lv <= p; lv++){

        for(int i = 1; i <= n; i++){

            for(int j = 1; j <= m; j++){

                if(ban[i][j]) continue;

                if(i + 1 <= n && !ban[i+1][j]){

                    for(int c = 0; c + lv <= p; c++){

                        f[i+1][j][c + lv] = (f[i+1][j][c + lv] + 1ll * f[i][j][lv] * g[i][j][c]) % mod;

                    }

                }

                if(j + 1 <= m && !ban[i][j+1]){

                    for(int c = 0; c + lv <= p; c++){

                        f[i][j+1][c + lv] = (f[i][j+1][c + lv] + 1ll * f[i][j][lv] * g[i][j][c]) % mod;

                    }

                }

            }

        }

    }

    int ans = 0;

    for(int i = 0; i <= p; i++) ans = (ans + f[n][m][i]) % mod;

    cout << ans << endl;

    return 0;

}



需要我为你补充‌这道题的DP状态转移过程分步可视化示例‌,用具体小网格样例一步步演示每一步状态的

数值变化,帮你彻底理清转移逻辑吗?