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2024年3月GESP真题及题解(C++七级): 俄罗斯方块

题目描述

小杨同学用不同种类的俄罗斯方块填满了一个大小为n × m n \times mn×m的网格图。

网格图由n × m n \times mn×m个带颜色方块构成。小杨同学现在将这个网格图交给了你，请你计算出网格图中俄罗斯方块的种类数。
如果两个同色方块是四连通（即上下左右四个相邻的位置）的，则称两个同色方块直接连通；若两个同色方块同时与另一个同色方块直接或间接连通，则称两个同色方块间接连通。一个俄罗斯方块由一个方块和所有与其直接或间接连接的同色方块组成。定义两个俄罗斯方块的种类相同当且仅当通过平移其中一个俄罗斯方块可以和另一个俄罗斯方块重合；如果两个俄罗斯方块颜色不同，仍然视为同一种俄罗斯方块。

例如，在如下情况中，方块1 11和方块2 22是同一种俄罗斯方块，而方块1 11和方块3 33不是同一种俄罗斯方块。

输入格式

第一行包含两个正整数n nn和m mm，表示网格图的大小。
对于之后的n nn行，第i ii行包含m mm个正整数a i 1 , a i 2 , … a i m a_{i1}, a_{i2}, \dots a_{im}ai1​,ai2​,…aim​，表示该行m mm个方块的颜色。

输出格式

输出一行一个整数表示答案。

输入输出样例 1

输入 1

5 6 1 2 3 4 4 5 1 2 3 3 4 5 1 2 2 3 4 5 1 6 6 7 7 8 6 6 7 7 8 8

输出 1

7

说明/提示

对全部的测试数据，保证1 ≤ n , m ≤ 500 1 \leq n, m \leq 5001≤n,m≤500，1 ≤ a i , j ≤ n × m 1 \leq a_{i,j} \leq n \times m1≤ai,j​≤n×m。

思路分析

核心思路

统计网格中不同形状的连通块数量。关键点在于通过相对坐标和标准化来识别形状，忽略颜色差异和位置平移。

算法流程

1. 读取网格：存储颜色值
2. 遍历每个未访问的格子：发现新连通块起点
3. DFS搜索连通块：
   • 标记已访问
   • 存储每个点相对于起点的坐标（相对坐标）
4. 形状标准化：对相对坐标排序，消除遍历顺序影响
5. 去重计数：使用set自动去重，最终set大小为不同形状数

代码实现

#include<bits/stdc++.h>usingnamespacestd;constintN=505;intn,m;inta[N][N];// 网格颜色intvs[N][N];// 访问标记intdx[4]={-1,1,0,0};// 上下左右intdy[4]={0,0,-1,1};// 当前连通块信息intsx,sy;// 连通块起点vector<pair<int,int>>block;// 相对坐标集合/** * DFS搜索同色连通块 * color 当前连通块颜色 * x,y 当前位置 * 功能：收集连通块所有点的相对坐标（相对于起点） */voiddfs(intcolor,intx,inty){vs[x][y]=1;// 存储相对坐标（当前点-起点）block.push_back({x-sx,y-sy});// 四方向搜索for(inti=0;i<4;i++){intnx=x+dx[i];intny=y+dy[i];// 边界检查、同色检查、未访问检查if(nx>=1&&nx<=n&&ny>=1&&ny<=m&&a[nx][ny]==color&&!vs[nx][ny]){dfs(color,nx,ny);}}}intmain(){cin>>n>>m;// 读入网格for(inti=1;i<=n;i++)for(intj=1;j<=m;j++)cin>>a[i][j];memset(vs,0,sizeof(vs));set<vector<pair<int,int>>>s;// 形状集合（自动去重）// 遍历所有格子for(inti=1;i<=n;i++){for(intj=1;j<=m;j++){if(!vs[i][j]){// 发现新连通块sx=i;sy=j;// 设置起点block.clear();dfs(a[i][j],i,j);// 搜索连通块// 标准化：排序确保相同形状有相同表示sort(block.begin(),block.end());s.insert(block);// 自动去重}}}cout<<s.size()<<endl;// 不同形状数量return0;}

功能分析

核心功能

判断两个连通块是否为同一种类（通过平移可以重合）。

关键技术点

1. 相对坐标表示

   // 存储相对坐标而非绝对坐标block.push_back({x-sx,y-sy});

   • 这样不同位置的相同形状会有相同的相对坐标集合
   • 自动处理了平移等价性

2. 形状标准化

   sort(block.begin(),block.end());

   • 消除DFS遍历顺序的影响
   • 确保相同形状的连通块有完全相同的坐标序列

3. 自动去重

   set<vector<pair<int,int>>>s;

   • 利用set自动去除重复形状
   • 每个形状表示为排序后的相对坐标向量

时间复杂度

• DFS部分：O(n×m)，每个格子访问一次
• 排序部分：每个连通块内部排序，总复杂度O(klogk)，k为连通块总大小
• 总体复杂度：在网格大小500×500范围内可接受

空间复杂度

• 存储网格：O(n×m)
• DFS递归栈：最坏O(n×m)
• 形状存储：O(形状数×平均大小)

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