#P3798. 辉夜姬的十道难题

    ID: 2731 远端评测题 1000ms 128MiB 尝试: 0 已通过: 0 难度: 7 上传者: 标签>剪枝动态规划dp搜索模拟记忆化搜索贪心洛谷原创提交答案

辉夜姬的十道难题

题目背景

妹红最近玩了一款叫 20482048 的小游戏。

(图为个人无撤销最高纪录~ 纯手玩)。

题目描述

20482048 是一个非常简单的数字游戏,它在 4×44\times 4 的棋盘上进行,通过移动来合并数字,达到 20482048 即算胜利。妹红最近沉迷上了这个游戏,事情传到辉夜那里后,辉夜决定用曾经无人破解的十道难题来考考妹红。

游戏规则:

  1. 游戏在 n×mn\times m 的方格棋盘上进行。

  2. 两个玩家,其中一个可以移动棋盘上的数字,记做 M,另外一个可以向棋盘上放数字,记做 C。

  3. 移动数字的规则如下:可以向上/下/左/右四个方向的其中之一移动。选定好方向后,所有数字都会向该方向靠拢,相同的两个数字相撞时会合并成一个新数字,这个数字是它们的和。在一次移动中,每个数字最多只能合并一次,优先合并靠近移动方向棋盘边缘的数字。

n=2,m=4n=2,m=4 的情况举例如下(00 表示该位置为空):

2 2 2 2
2 2 0 2

向左移动后变为:

4 4 0 0
4 2 0 0

每次合并后,将会获得一定的分数,获得的分数等于所有合并后数字相加之和。若无任何合并发生,则不得分。在上例中,得分为 1212

移动前后,若棋盘上的所有数字大小和位置均没有变化,则不算做有效移动,否则即是有效移动。

  1. 向棋盘放置数字的规则如下:只能选择棋盘上没有数字的位置放置一个数字,可以放置的数字和放置方法在每个子任务中会具体描述。

  2. 游戏开始时棋盘为空,分数为 00。先由玩家 C 行动两步,接着玩家 M 和 C 轮流行动,中间的每一步都必须是有效的。当轮到玩家 M 时,若不能够进行有效移动,则游戏结束,此时的得分为最终得分。

本题目为提交答案题,共有 1010 个子任务需要你来完成。将你的答案写到 1010 个文件中,分别命名为 gamex.outxx 表示子任务的编号(090\ldots 9)。

子任务内无部分分,你可以得到该任务的分数当且仅当你的输出和标准答案完全相同。

十道难题如下:

  1. n=1,m=2n=1,m=2。玩家 C 行动时可以放置 2244。若用 xx 表示在一局游戏中玩家 M 最多可以行动 xx 次,那么这个 xx 的最值是多少?输出两行,第一行一个整数表示 xx 的最小值,第二行一个整数表示 xx 的最大值。

  2. n=10738029,m=921023n=10738029,m=921023。玩家 C 行动时可以放置 2244。若用 xx 表示棋盘上所有数字之和,请问 xx 的最大值是多少。因为这个值可能过大,只需要输出它除以 109+710^9+7 的余数即可。

  3. n=2,m=2n=2,m=2。玩家 C 行动时可以放置 2,42,4。用 xx 表示目标数字, xx 一定为 22 的正整数幂。玩家 M 的目标是使盘面上出现大于等于数字 xx 的数,玩家 C 的目标是在盘面上出现数字 xx 之前使游戏结束。在两方均最优决策的情况下,求一个最大的 xx,使得玩家 M 能达到自己的目标。

  4. n=4,m=4n=4,m=4。玩家 C 行动时可以放置 2,42,4。输出两行,每行一个数字。第一行的数字表示能达到的最大分数。第二行的数字表示当数字总和达到最大时,分数的最小值。

  5. n=7393,m=9133n=7393,m=9133。玩家 C 可以放置数字 2261446144 次。棋盘初始为空,初始分数为 00。首先由玩家 C 连续行动,直到用完所有放置机会或中途主动放弃。然后连续向上移动直到向上方向不能构成有效移动。输出一行一个整数,表示最大得分。

  6. n=7,m=233n=7,m=233。初始分数为 00,玩家 C 可以放置数字 22233233 次,数字 446666 次。棋盘第一行一开始有若干数字,第 ii 列的数字为 lowbit(i)×2\text{lowbit}(i)\times 2lowbit(i)\text{lowbit}(i) 表示数字 ii 的二进制形式只取最后一个 11 构成的数字。如 lowbit(18)\text{lowbit}(1\ldots 8)1,2,1,4,1,2,1,81,2,1,4,1,2,1,8。棋盘的其他位置均为空。首先由玩家 C 连续行动,直到用完所有放置机会或中途主动放弃。然后连续向上移动直到向上方向不能构成有效移动。输出一行一个整数,表示最大得分。

  7. n=3,m=3n=3,m=3。玩家 C 行动时可以放置 2,42,4。用 xx 表示目标数字,xx 一定为 22 的正整数幂。玩家 M 的目标是使盘面上出现数字 xx,玩家 C 的目标是在盘面上出现数字 xx 之前使游戏结束。在两方均最优决策的情况下,输出一个最大的 xx,使得玩家 M 能达到自己的目标。

  8. n=3,m=3n=3,m=3。玩家 C 行动时可以放置 2,42,4。玩家 M 的目标是让得分最大化,玩家 C 的目标是让得分最小化,在两方均最优决策的情况下,输出一个整数,表示最终的分数。

  9. n=3,m=3n=3,m=3。玩家 C 行动时,有 90%90\% 的几率放置一个 2210%10\% 的几率放置一个 44,放置在各个空位的几率均等。用 xx 表示目标数字,玩家 M 的目标是使盘面上出现大于等于数字 xx 的数。在玩家 M 最优决策的情况下,输出一行,99 个实数,四舍五入到小数点后 22 位,用空格隔开,分别表示 x=2,4,8,16,32,64,128,256,512x=2,4,8,16,32,64,128,256,512 时,达成目标数字的概率。

  10. n=3,m=3n=3,m=3。玩家 C 行动时,有 90%90\% 的几率放置一个 2210%10\% 的几率放置一个 44,放置在各个空位的几率均等。玩家 M 的目标是让分数最大化。在玩家 M 最优决策的情况下,输出一个实数,四舍五入保留整数,表示分数的期望值。

妹红虽然对 20482048 有一定了解,但她并不能解决全部的问题,于是就交给了学 OI 的你。

输入格式

见题目描述

输出格式

见题目描述

样例任务(无需提交):
 n=2,m=2。 玩家C行动时只可以放置2。请输出一个整数,表示棋盘上可能出现的最大数字。
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提示

如果对移动规则有疑惑,可以到 20482048 网站进行尝试:

http://gabrielecirulli.github.io/2048/

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