有多少种方法可以访问给定矩阵的所有点?

时间:2012-11-16 03:58:35

标签: algorithm graph matrix traversal

m*n Matrix

从矩阵的一个点开始,您可以移动到八个相邻点之一(up, down, left, right, upper left, lower left, upper right, lower right

如果访问过一个方向的点,您可以继续朝这个方向移动到下一个未访问的点。

您无法访问已访问过的点,但您可以通过访问过的相邻点访问其他未访问点。

例如,当前点是(5,5):

  1. 如果已经查看(5,4),您可以转到(5,3)。如果还访问了(5,3),则可以移动(5,2)。
  2. 与对角线方向相同。如果已经访问过(4,4),则可以移至(3,3),依此类推。
  3. 现在你需要访问矩阵上的所有点,有多少种方法?

    (第一点和最后一点可以是任何一点)。

2 个答案:

答案 0 :(得分:3)

这类似于网格上的希腊 - 关键游览的数量/ AKA 自我避免行走次数see Wikipedia)。

但是在你的变体中,你可以移动到8个方向,而不是4个方向。

对于原始版本,似乎没有已知的n值大的公式。它解释为herehere

我实现了一个简短的C ++程序来计算你的情况(不是最有效的一个,我猜):

const size_t _DIM_m= 4; // cols
const size_t _DIM_n= 4; // rows

typedef struct // we want to pass the array by value (for recursion), so we'll wrap it with a struct
{
    bool g[_DIM_m][_DIM_n];
} Grid;

int Traverse(Grid g, int i, int j, int nVisit= 0)
{
    int nWays= 0;

    ++nVisit;        // points visited so far
    g.g[i][j]= true;
    Grid h= g;

    // original problem:
    if (                   (0        != j) && (!g.g[i  ][j-1])) nWays+= Traverse(g, i  , j-1, nVisit); // up
    if (                   (_DIM_n-1 != j) && (!g.g[i  ][j+1])) nWays+= Traverse(g, i  , j+1, nVisit); // down
    if ((0        != i)                    && (!g.g[i-1][j  ])) nWays+= Traverse(g, i-1, j  , nVisit); // left
    if ((_DIM_m-1 != i)                    && (!g.g[i+1][j  ])) nWays+= Traverse(g, i+1, j  , nVisit); // right

    // additions for your problem:
    if ((_DIM_m-1 != i) && (0        != j) && (!g.g[i+1][j-1])) nWays+= Traverse(g, i+1, j-1, nVisit); // upper right
    if ((0        != i) && (_DIM_n-1 != j) && (!g.g[i-1][j+1])) nWays+= Traverse(g, i-1, j+1, nVisit); // lower left
    if ((0        != i) && (0        != j) && (!g.g[i-1][j-1])) nWays+= Traverse(g, i-1, j-1, nVisit); // upper left
    if ((_DIM_m-1 != i) && (_DIM_n-1 != j) && (!g.g[i+1][j+1])) nWays+= Traverse(g, i+1, j+1, nVisit); // lower right

    if (_DIM_m * _DIM_n == nVisit) ++nWays; // if all points visited
    return nWays;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    Grid g;

    for (size_t i= 0; i<_DIM_m; i++)
        for (size_t j= 0; j<_DIM_n; j++)
            g.g[i][j]= false;

    int nWays= Traverse(g, 0, 0); // starting point: 0, 0

    cout << nWays << endl;
    system ("pause");

    return 0;
}

矩形网格的结果,从(0,0)开始:

  • _DIM = 1:1
  • _DIM = 2:6
  • _DIM = 3:138
  • _DIM = 4:37948
  • _DIM = 5:很多......

请注意,从不同点开始时结果会发生变化。

修改

修改了原始问题:添加了传递。 以下是此案例的解决方案:

const size_t _DIM_m= 4; // cols
const size_t _DIM_n= 4; // rows

typedef struct // we want to pass the array by value (for recursion), so we'll wrap it with a struct
{
    bool g[_DIM_m][_DIM_n];
} Grid;

inline bool InRange(int i, int j)
{
    return (i >= 0) && (i < _DIM_m) && (j >= 0) && (j < _DIM_n);
}

int Traverse(Grid g, int i, int j, int nVisit= 0)
{
    int nWays= 0;

    ++nVisit;        // points visited so far
    g.g[i][j]= true;
    Grid h= g;

    int i1,j1;

    i1= i; j1= j;
    do { --j1;       } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // up          (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    i1= i; j1= j;
    do { ++j1;       } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // down        (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    i1= i; j1= j;
    do { --i1;       } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // left        (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    i1= i; j1= j;
    do { ++i1;       } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // right       (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    i1= i; j1= j;
    do { ++i1; --j1; } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // upper right (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    i1= i; j1= j;
    do { --i1; ++j1; } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // lower left  (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    i1= i; j1= j;
    do { --i1; --j1; } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // upper left  (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    i1= i; j1= j;
    do { ++i1; ++j1; } while (InRange(i1,j1) && (g.g[i1][j1]));                    // lower right (pass through)
    if                       (InRange(i1,j1)) nWays+= Traverse(g, i1, j1, nVisit);

    if (_DIM_m * _DIM_n == nVisit) ++nWays; // if all points visited
    return nWays;
}

矩形网格的结果,从(0,0)开始:

  • _DIM = 1:1
  • _DIM = 2:6
  • _DIM = 3:1020
  • _DIM = 4:8071182
  • _DIM = 5:很多......

答案 1 :(得分:0)

听起来像是一个典型的TSP问题(参见:http://en.wikipedia.org/wiki/Travelling_salesman_problem)。每个盒子例如5,5就像一个城市,只有“道路”或链接可以到达另一个节点或“城市”。希望有帮助你