できるだけ早く交差する三目並べ


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あたりとしてルークの要求ピーター・テイラーのほか、この課題へ。

前書き

誰もがゲームの三目並べを知っていますが、この課題では、少しひねりを加えます。クロスのみを使用します。3つの十字架を続けて配置した最初の人が負けます。興味深い事実は、誰かが負ける前の最大クロス数は6に等しいことです。

X X -
X - X
- X X

つまり、3 x 3のボードの場合、最大数は6です。したがって、N = 3の場合、6を出力する必要があります。

N = 4または4 x 4ボードの別の例:

X X - X
X X - X
- - - -
X X - X

これは最適なソリューションです。クロスの最大数が9に等しいことがわかります。12 x 12ボードの最適なソリューションは次のとおりです。

X - X - X - X X - X X -
X X - X X - - - X X - X
- X - X - X X - - - X X
X - - - X X - X X - X -
- X X - - - X - - - - X
X X - X X - X - X X - -
- - X X - X - X X - X X
X - - - - X - - - X X -
- X - X X - X X - - - X
X X - - - X X - X - X -
X - X X - - - X X - X X
- X X - X X - X - X - X

これは74になります。

タスク

あなたの仕事は、結果をできるだけ速く計算することです。テストケースでコードを実行します13。これは5回行われ、実行時間の平均が取られます。これが最終スコアです。低いほど良い。

テストケース

N     Output
1       1
2       4
3       6
4       9
5       16
6       20
7       26
8       36
9       42
10      52
11      64
12      74
13      86
14      100
15      114

詳細については、https://oeis.org/A181018を参照してください

ルール

  • これはので、最速の提出が勝ちます!
  • 完全なプログラムを提供する必要があります。
  • プログラムの実行方法も教えてください。私はすべてのプログラミング言語とその機能に精通しているわけではないので、ここで少し助けが必要です。
  • もちろん、コードは各テストケースの正しい結果を計算する必要があります

提出物:

  • feersum(C ++ 11):28
  • ピーター・テイラー(Java):14分31秒


私の知る限り、これは2番目の質問の単なる説明ではありませんか。あなたは勝った条件を変更しましたか?
Blue

1
@muddyfishチャレンジ自体は同じに見えますが、このチャレンジのアプローチが他のチャレンジと大きく異なることを確認できます。
Adnan 2016年

3
@muddyfish 関連するメタディスカッション。「勝つ条件を変更するだけ」は、チャレンジにとって大きな変化となる可能性があります。code-golffastest-algorithm、およびfastest-codeをすべての可能な課題に投稿することは意味がありませんが、問題を2つの角度から調査することでサイトに多くの価値を付加できる場合があります。こんなケースだと思います。
Martin Ender 2016年

1
素晴らしい挑戦!(+1)

回答:


5

C ++ 11、28秒

これは、行に基づく動的プログラミング手法も使用します。引数13で実行するのに28秒かかりました。私のお気に入りのトリックは、nextマスクとno-3-in-a-rowルールを満たす辞書順で次の行の配置を見つけるためにビットバッシングを使用する関数です。

指示

  1. SEHおよびPosixスレッドを含む最新のMinGW-w64をインストールする
  2. プログラムをコンパイルする g++ -std=c++11 -march=native -O3 <filename>.cpp -o <executable name>
  3. で実行 <executable name> <n>
#include <vector>
#include <stddef.h>
#include <iostream>
#include <string>

#ifdef _MSC_VER
#include <intrin.h>
#define popcount32 _mm_popcnt_u32
#else
#define popcount32 __builtin_popcount
#endif


using std::vector;

using row = uint32_t;
using xcount = uint8_t;

uint16_t rev16(uint16_t x) { // slow
    static const uint8_t revbyte[] {0,128,64,192,32,160,96,224,16,144,80,208,48,176,112,240,8,136,72,200,40,168,104,232,24,152,88,216,56,184,120,248,4,132,68,196,36,164,100,228,20,148,84,212,52,180,116,244,12,140,76,204,44,172,108,236,28,156,92,220,60,188,124,252,2,130,66,194,34,162,98,226,18,146,82,210,50,178,114,242,10,138,74,202,42,170,106,234,26,154,90,218,58,186,122,250,6,134,70,198,38,166,102,230,22,150,86,214,54,182,118,246,14,142,78,206,46,174,110,238,30,158,94,222,62,190,126,254,1,129,65,193,33,161,97,225,17,145,81,209,49,177,113,241,9,137,73,201,41,169,105,233,25,153,89,217,57,185,121,249,5,133,69,197,37,165,101,229,21,149,85,213,53,181,117,245,13,141,77,205,45,173,109,237,29,157,93,221,61,189,125,253,3,131,67,195,35,163,99,227,19,147,83,211,51,179,115,243,11,139,75,203,43,171,107,235,27,155,91,219,59,187,123,251,7,135,71,199,39,167,103,231,23,151,87,215,55,183,119,247,15,143,79,207,47,175,111,239,31,159,95,223,63,191,127,255};
    return uint16_t(revbyte[x >> 8]) | uint16_t(revbyte[x & 0xFF]) << 8;
}

// returns the next number after r that does not overlap the mask or have three 1's in a row
row next(row r, uint32_t m) {
    m |= r >> 1 & r >> 2;
    uint32_t x = (r | m) + 1;
    uint32_t carry = x & -x;
    return (r | carry) & -carry;
}

template<typename T, typename U> void maxequals(T& m, U v) {
    if (v > m)
        m = v;
}

struct tictac {
    const int n;
    vector<row> rows;
    size_t nonpal, nrows_c;
    vector<int> irow;
    vector<row> revrows;

    tictac(int n) : n(n) { }

    row reverse(row r) {
        return rev16(r) >> (16 - n);
    }

    vector<int> sols_1row() {
        vector<int> v(1 << n);
        for (uint32_t m = 0; !(m >> n); m++) {
            auto m2 = m;
            int n0 = 0;
            int score = 0;
            for (int i = n; i--; m2 >>= 1) {
                if (m2 & 1) {
                    n0 = 0;
                } else {
                    if (++n0 % 3)
                        score++;
                }
            }
            v[m] = score;
        }
        return v;
    }

    void gen_rows() {
        vector<row> pals;
        for (row r = 0; !(r >> n); r = next(r, 0)) {
            row rrev = reverse(r);
            if (r < rrev) {
                rows.push_back(r);
            } else if (r == rrev) {
                pals.push_back(r);
            }
        }
        nonpal = rows.size();
        for (row r : pals) {
            rows.push_back(r);
        }
        nrows_c = rows.size();
        for (int i = 0; i < nonpal; i++) {
            rows.push_back(reverse(rows[i]));
        }
        irow.resize(1 << n);
        for (int i = 0; i < rows.size(); i++) {
            irow[rows[i]] = i;
        }
        revrows.resize(1 << n);
        for (row r = 0; !(r >> n); r++) {
            revrows[r] = reverse(r);
        }
    }

    // find banned locations for 1's given 2 above rows
    uint32_t mask(row a, row b) {
        return ((a & b) | (a >> 1 & b) >> 1 | (a << 1 & b) << 1) /*& ((1 << n) - 1)*/;
    }

    int calc() {
        if (n < 3) {
            return n * n;
        }
        gen_rows();
        int tdim = n < 5 ? n : (n + 3) / 2;
        size_t nrows = rows.size();
        xcount* t = new xcount[2 * nrows * nrows_c]{};
#define tb(nr, i, j) t[nrows * (nrows_c * ((nr) & 1) + (i)) + (j)]

        // find optimal solutions given 2 rows for n x k grids where 3 <= k <= ceil(n/2) + 1

        {
            auto s1 = sols_1row();
            for (int i = 0; i < nrows_c; i++) {
                row a = rows[i];
                for (int j = 0; j < nrows; j++) {
                    row b = rows[j];
                    uint32_t m = mask(b, a) & ~(1 << n);
                    tb(3, i, j) = s1[m] + popcount32(a << 16 | b);
                }
            }
        }
        for (int r = 4; r <= tdim; r++) {
            for (int i = 0; i < nrows_c; i++) {
                row a = rows[i];
                for (int j = 0; j < nrows; j++) {
                    row b = rows[j];
                    bool rev = j >= nrows_c;
                    auto cj = rev ? j - nrows_c : j;
                    uint32_t m = mask(a, b);
                    for (row c = 0; !(c >> n); c = next(c, m)) {
                        row cc = rev ? revrows[c] : c;
                        int count = tb(r - 1, i, j) + popcount32(c);
                        maxequals(tb(r, cj, irow[cc]), count);
                    }
                }
            }
        }
        int ans = 0;
        if (tdim == n) { // small sizes
            for (int i = 0; i < nrows_c; i++) {
                for (int j = 0; j < nrows; j++) {
                    maxequals(ans, tb(n, i, j));
                }
            }
        } else {
            int tdim2 = n + 2 - tdim;
            // get final answer by joining two halves' solutions down the middle
            for (int i = 0; i < nrows_c; i++) {
                int apc = popcount32(rows[i]);
                for (int j = 0; j < nrows; j++) {
                    row b = rows[j];
                    int top = tb(tdim2, i, j);
                    int bottom = j < nrows_c ? tb(tdim, j, i) : tb(tdim, j - nrows_c, i < nonpal ? i + nrows_c : i);
                    maxequals(ans, top + bottom - apc - popcount32(b));
                }
            }
        }
        delete[] t;
        return ans;
    }
};


int main(int argc, char** argv) {
    int n;
    if (argc < 2 || (n = std::stoi(argv[1])) < 0 || n > 16) {
        return 1;
    }
    std::cout << tictac{ n }.calc() << '\n';
    return 0;
}

7

Java、14分31秒

これは本質的に私がシーケンスを拡張するために使用した後にOEISに投稿したプログラムなので、他の人が打ち負かすための良い参考になります。ボードサイズを最初のコマンドライン引数として使用するように調整しました。

public class A181018 {
    public static void main(String[] args) {
        int n = Integer.parseInt(args[0]);
        System.out.println(calc(n));
    }

    private static int calc(int n) {
        if (n < 0) throw new IllegalArgumentException("n");
        if (n < 3) return n * n;

        // Dynamic programming approach: given two rows, we can enumerate the possible third row.
        // sc[i + rows.length * j] is the greatest score achievable with a board ending in rows[i], rows[j].
        int[] rows = buildRows(n);
        byte[] sc = new byte[rows.length * rows.length];
        for (int j = 0, k = 0; j < rows.length; j++) {
            int qsc = Integer.bitCount(rows[j]);
            for (int i = 0; i < rows.length; i++) sc[k++] = (byte)(qsc + Integer.bitCount(rows[i]));
        }

        int max = 0;
        for (int h = 2; h < n; h++) {
            byte[] nsc = new byte[rows.length * rows.length];
            for (int i = 0; i < rows.length; i++) {
                int p = rows[i];
                for (int j = 0; j < rows.length; j++) {
                    int q = rows[j];
                    // The rows which follow p,q cannot intersect with a certain mask.
                    int mask = (p & q) | ((p << 2) & (q << 1)) | ((p >> 2) & (q >> 1));
                    for (int k = 0; k < rows.length; k++) {
                        int r = rows[k];
                        if ((r & mask) != 0) continue;

                        int pqrsc = (sc[i + rows.length * j] & 0xff) + Integer.bitCount(r);
                        int off = j + rows.length * k;
                        if (pqrsc > nsc[off]) nsc[off] = (byte)pqrsc;
                        if (pqrsc > max) max = pqrsc;
                    }
                }
            }

            sc = nsc;
        }

        return max;
    }

    private static int[] buildRows(int n) {
        // Array length is a tribonacci number.
        int c = 1;
        for (int a = 0, b = 1, i = 0; i < n; i++) c = a + (a = b) + (b = c);

        int[] rows = new int[c];
        int i = 0, j = 1, val;
        while ((val = rows[i]) < (1 << (n - 1))) {
            if (val > 0) rows[j++] = val * 2;
            if ((val & 3) != 3) rows[j++] = val * 2 + 1;
            i++;
        }

        return rows;
    }
}

保存A181018.java; としてコンパイルjavac A181018.java; として実行しjava A181018 13ます。私のコンピューターでは、この入力の実行に約20分かかります。おそらくそれを並列化する価値があります。


どれくらいの間それを実行していますか?あなたはまだOEISに用語を追加していると思います。
mbomb007 2016年

1
@ mbomb007、まだ実行していません。OEISの日付からわかるように、立候補するには数日かかりましたn=16。には約1か月かかると推定したn=17ので、そのために実行することはしませんでした。メモリ使用量も大きな迷惑になってきました。(私は現在、PPCG以外のプログラミングの課題で4つのコアのうち2つを使用しています:azspcs.com/Contest/Tetrahedra/Standings
Peter Taylor
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