UOJ Logo Universal Online Judge

UOJ

#753. 【APIO2022】火星

附件下载 统计

这是一道交互题,本题仅支持 C++。

你们晓得,法老们是最先去过外太空的人。他们发射过首次登陆行星图特摩斯一世(Thutmus I,现在一般叫它火星)的飞船。行星的表面可以建模成由方形单元构成的 (2n+1)×(2n+1) 网格,其中每个单元中或者为陆地、或者为水域。对于第 i 行第 j 列(0i,j2n)的单元,如果单元中为陆地,则其状态表示为 s[i][j]=1;如果单元中为水域,则表示为 s[i][j]=0

如果在两个陆地单元之间存在某条仅由陆地单元构成的路径,而且路径中每两个连续的前后单元都有公共边,则称这两个陆地单元是连通的。行星上的岛屿被定义为两两连通的陆地单元的极大集合。

飞船的任务是统计该行星上岛屿的数量。然而,考虑到飞船的上古电脑,这事儿并不容易。电脑的内存储器 h 以一个 (2n+1)×(2n+1) 的二维数组的形式存储数据,且数组的每个位置上可以保存长度为 100 的字符串,串中的每个字母为 0(ASCII 码 48)或 1(ASCII 码 49)。初始时,存储器的每个位置的第 0 位记录的是上述网格中每个单元的状态,即 h[i][j][0]=s[i][j](对所有 0i,j2n)。h 中的其他位在初始时都被置为 0(ASCII 码 48)。

在处理存储器中的数据时,电脑只能访问存储器中的 3×3 区块,并且改写该区块左上角位置的值。说得更正式一点,电脑可以访问 h[ii+2][jj+2]0i,j2(n1))中的值,并且改写 h[i][j] 中的值。在 下文中,该过程被叫做处理单元 (i,j)

为了解决电脑能力的局限,法老们搞出了下面的套路:

  • 电脑可以分成 n 个阶段来操作存储器。
  • 在阶段 k0kn1),令 m=2(nk1), 电脑将对所有的 0i,jm,按照 i 的升序以及每个 ij 的升序,处理单元 (i,j)。换句话说,电脑将按照如下顺序处理这些单元:(0,0),(0,1),,(0,m),(1,0),(1,1),,(1,m),,(m,0),(m,1),,(m,m)
  • 在最后一个阶段(k=n1),电脑仅处理单元 (0,0)。该阶段结束后,写入到 h[0][0] 的值应该等于行星上的岛屿数量,而且该值应以字符串的形式表示成二进制,其中最低有效位对应于字符串的首字符。

下图给出了电脑操作某个 5×5n=2)存储器的方式。蓝色单元表示该单元正在被改写,而着色的单元则表示被处理的子数组。

在阶段 0,电脑将以如下顺序处理下面的子数组:

在阶段 1,电脑将仅处理一个子数组:

你的任务是给出一个方法,让电脑能在给定的操作方式下,统计出行星图特摩斯一世上的岛屿数量。

实现细节

你需要实现下面的函数:

string process(string[][] a, int i, int j, int k, int n)
  • a:一个 3×3 数组,表示正在被处理的子数组。特别说明,有 a=h[ii+2][jj+2],这里 a 中的每个元素均为长度恰好为 100 的字符串,而且串中的字符为 0(ASCII 码 48)或 1(ASCII 码 49)。
  • i,j:电脑当前正在处理的单元的行号和列号。
  • k:当前阶段的序号。
  • n:阶段总数,同时也是行星表面的大小,此时行星表面包含 (2n+1)×(2n+1) 个单元。
  • 该函数应返回一个长度为 100 的二进制表示字符串。返回值将保存在电脑存储器中的 h[i][j] 处。
  • k=n1 时,是该函数的最后一次调用。在此次调用中,函数应以字符串的形式返回行星上的岛屿数量的二进制表示,其最低有效位对应下标 0 处的字符(二进制字符串的首字符),次低有效位对应下标 1 处的字符,以此类推。
  • 该函数必须独立于任何的静态或全局变量,且其返回值应仅依赖于传递给该函数的参数。

每个测试用例包括 T 个独立的场景(也就是说,不同的行星表面情形)。你的函数在每个场景上的行为,必须与这些场景的顺序无关,因为对同一场景的 process 函数调用可能不是连续发生的。但是,可以确保对每个场景,会按照题面所描述的顺序来调用函数 process

此外,对每个测试用例,你的程序可能会同时运行多个实例。内存限制和 CPU 用时限制将施加在所有这些实例的总和上。任何故意在这些实例之间偷偷传递数据的行为,都将被认定为作弊,选手可能会因此被取消比赛资格。

特别说明,在调用函数 process 时保存在静态或全局变量中的信息,不保证在下次调用时可以读出。

输入格式

评测程序示例读取如下格式的输入:

  • 1 行:T
  • i 个区块(0iT1):该区块表示第 i 个场景。
    • 1 行:n
    • 2+j 行(0j2n):s[j][0] s[j][1]  s[j][2n]

输出格式

评测程序示例将按照如下格式打印出结果:

  • 1+i 行(0iT1):在第 i 个场景上,函数 process 最后一次的返回值的十进制表示。

样例 1

input

1
1
1 0 0
1 1 0
0 0 1

output

2

explanation

考虑 n=1 的样例,其中 s 如下所示:

'1' '0' '0'
'1' '1' '0'
'0' '0' '1'

在本例中,行星表面包括 3×3 个单元,其中有 2 个岛屿。对函数 process 的调用至多只有 1 个阶段。

在阶段 0,评测程序将调用函数 process 恰好一次:

process([["100","000","000"],["100","100","000"],["000","000","100"]],0,0,0,1)

注意这里仅展示了 h 中每个元素的前 3 位。

该函数应返回 0100(省略的位全部为零),这里二进制的 0010 等于十进制的 2。注意,这里省略了 96 个零并用 来代替。

样例 2

input

1
2
1 1 0 1 1
1 1 0 0 0
1 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 1 1 1

output

4

explanation

考虑 n=2 的样例,其中 s 如下所示:

'1' '1' '0' '1' '1'
'1' '1' '0' '0' '0'
'1' '0' '1' '1' '1'
'0' '1' '0' '0' '0'
'0' '1' '1' '1' '1'

在本例中,行星表面包括 5×5 个单元,其中有 4 个岛屿。对函数 process 的调用至多只有 2 个阶段。

在阶段 0,评测程序将调用函数 process 恰好一次:

process([["100","100","000"],["100","100","000"],["100","000","100"]],0,0,0,2)
process([["100","000","100"],["100","000","000"],["000","100","100"]],0,1,0,2)
process([["000","100","100"],["000","000","000"],["100","100","100"]],0,2,0,2)
process([["100","100","000"],["100","000","100"],["000","100","000"]],1,0,0,2)
process([["100","000","000"],["000","100","100"],["100","000","000"]],1,1,0,2)
process([["000","000","000"],["100","100","100"],["000","000","000"]],1,2,0,2)
process([["100","000","100"],["000","100","000"],["000","100","100"]],2,0,0,2)
process([["000","100","100"],["100","000","000"],["100","100","100"]],2,1,0,2)
process([["100","100","100"],["000","000","000"],["100","100","100"]],2,2,0,2)

假定上面调用得到的返回值分别为 011,000,000,111,111,011,110,010,111,被省略的位均为零。因此,在阶段 0 结束后,h 将保存有如下的值:

"011", "000", "000", "100", "100"
"111", "111", "011", "000", "000"
"110", "010", "111", "100", "100"
"000", "100", "000", "000", "000"
"000", "100", "100", "100", "100"

在阶段 1,评测程序将调用函数 process 一次:

process([["011","000","000"],["111","111","011"],["110","010","111"]],0,0,1,2)

最后,本次函数调用应返回 0010000(被省略的位均为零),这里二进制的 0000100 等于十进制的 4。注意这里省略了 93 个零并用 来代替。

约束条件

  • 1T10
  • 1n20
  • s[i][j]0(ASCII 码 48)或 1(ASCII 码 49)(对所有 0i,j2n)。
  • h[i][j] 的长度恰好为 100(对所有 0i,j2n)。
  • h[i][j] 中的每个字符均为0(ASCII 码 48)或 1(ASCII 码 49)(对所有 0i,j2n)。

对函数 process 的每次调用,都有:

  • 0kn1
  • 0i,j2(nk1)

子任务

  1. 6 分)n2
  2. 8 分)n4
  3. 7 分)n6
  4. 8 分)n8
  5. 7 分)n10
  6. 8 分)n12
  7. 10 分)n14
  8. 24 分)n16
  9. 11 分)n18
  10. 11 分)n20

时间限制:3s

空间限制:256MB