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BOJ. 할 일 정하기 1 (1311)

문제: BOJ 1311 — 할 일 정하기 1

N명의 사람에게 N개의 일을 하나씩 배정합니다. 각 일은 정확히 한 번만 사용하며, 배정 비용의 합을 최소화합니다.

비트마스크 동적 계획법

dp[mask]를 mask에서 비트가 켜진 일들을 처음 Integer.bitCount(mask)명의 사람에게 배정했을 때의 최소 비용이라고 정의합니다. 따라서 다음에 배정할 사람의 인덱스는 Integer.bitCount(mask)입니다. 아직 배정하지 않은 각 일에 대해 해당 비트를 켜고 그 사람의 비용을 더합니다.

dp[mask | (1 << task)] = min(dp[mask | (1 << task)], dp[mask] + cost[person][task]).

빈 마스크의 비용은 0, 나머지 상태의 초기값은 INF입니다. 모든 일을 배정한 전체 마스크의 값이 정답입니다. 이 바텀업 방식은 비용이 0인 상태도 그대로 저장합니다. N <= 20, 각 비용이 최대 1,000,000이므로 완성된 배정의 총비용은 최대 20,000,000이며 INF = 1,000,000,000보다 작습니다.

마스크는 2^N개이고 각 마스크에서 최대 N개의 전이를 확인하므로 시간 복잡도는 O(N * 2^N), 공간 복잡도는 O(2^N)입니다.

Java

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import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.IOException;

public class Main {
    private static final int INF = 1_000_000_000;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FastScanner input = new FastScanner();
        int n = input.nextInt();
        int[][] cost = new int[n][n];
        for (int person = 0; person < n; person++) {
            for (int task = 0; task < n; task++) {
                cost[person][task] = input.nextInt();
            }
        }

        int stateCount = 1 << n;
        int[] dp = new int[stateCount];
        for (int mask = 1; mask < stateCount; mask++) {
            dp[mask] = INF;
        }

        for (int mask = 0; mask < stateCount; mask++) {
            int person = Integer.bitCount(mask);
            if (person == n) {
                continue;
            }

            for (int task = 0; task < n; task++) {
                int taskBit = 1 << task;
                if ((mask & taskBit) == 0) {
                    int nextMask = mask | taskBit;
                    dp[nextMask] = Math.min(
                        dp[nextMask],
                        dp[mask] + cost[person][task]
                    );
                }
            }
        }

        System.out.println(dp[stateCount - 1]);
    }

    private static class FastScanner {
        private final BufferedInputStream input = new BufferedInputStream(System.in);

        int nextInt() throws IOException {
            int c;
            do {
                c = input.read();
            } while (c <= ' ' && c != -1);

            int value = 0;
            while (c > ' ') {
                value = value * 10 + c - '0';
                c = input.read();
            }
            return value;
        }
    }
}
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