这可以用线扫算法解决吗?

编辑:现在我认为这是一个扫描线问题。 (见底部的更新2)

在这个问题中,我们给出了N对象和M约束。 ( N可以是200kM可以是100k )。 每个对象都是黑色或白色。 每个约束都是以(x, y)的形式表示的,并且意味着在对象x..y的范围内,只有一个白色对象; 其余的都是黑色的。 我们想要确定可能存在的白色物体的最大数量,或者是否无法满足约束条件。

我观察到,如果一个约束完全包含在另一个中,内部约束将决定一个白色物体的放置位置。 另外,如果在另一个中包含多个不相交的约束条件,则应该是不可能的,因为它违反了每个约束条件只能有一个白色对象的事实。 该算法应该足够快以在2-3秒内运行。

更新:其中一个答案提到确切的封面问题; 这是一个不是NP完全的专业实例吗?

Update2:如果我们将每个约束更改为开始和结束事件并对这些事件进行排序,我们是否可以系统地扫描这些事件并分配白色对象?


你的问题可以表示为一个精确的覆盖问题:约束区间形成了要覆盖的集合,每个白色物体覆盖了它所在的约束区间。 那么你的问题就是找到一个白色物体的子集,它只覆盖每个约束间隔一次。

确切的覆盖问题一般是NP完全的,尽管这显然不一定意味着它们的任何特定子集。 然而,仍然存在算法,如Knuth的算法X(通过跳舞链接实现),可以非常有效地解决大多数这样的问题。

您的问题的一维结构可能也可能允许更直接的专业解决方法。 然而,算法X是攻击这些问题的非常好的通用工具。 (例如,最快的数独解算器通常使用类似的东西。)


是的,有一个(点) - 扫描算法。 这是一种不雅,但我认为它的作品。

首先,扫描嵌套的间隔。 以排序的顺序处理开始和结束事件(留给你的平局)并且保留不知道包含另一间隔的活动间隔的列表。 要处理开始事件,请附加相应的时间间隔。 要处理结束事件,请检查相应的时间间隔I是否已被删除。 如果不是,请从列表中删除II之前的所有剩余间隔J 对于每个这样的J ,追加两个间隔,它们的联合是设置差异J I到一个黑屏区间列表。

其次,扫描合同的黑色区间。 换句话说,删除已知为黑色的对象,重新编号,并相应地调整约束条件。 如果整个约束被遮住,那么没有解决方案。

第三,扫描以解决现在非嵌套区间的问题。 贪婪的解决方案是可证明最佳的。

例如:假设我有半开约束[0,4],[1,3],[2,5]。 第一次扫描造成停电[0,1]和[3,4]。 第二次扫描离开约束[a,c),[a,c),[b,d)。*贪婪扫描将白色物体放置在新位置a,c,d(旧位置1,4,5)。

第二次扫描的插图:

0 1 2 3 4 5  old coordinates
[       )
  [   )
    [     )
**    **     blackouts
  a b   c d  new coordinates
[       )
  [   )
    [     )
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