CodeForces - 149D Coloring Brackets(区间DP)

题目大意：给你一个符合括号规则的字符串，现在要求你将这些括号染色，染色规则如下
1.一个括号要么被染成红色，要么被染成蓝色，要么不染
2.相邻的括号的颜色不能相同(可以同为无色)
3.成对的括号只能有一个被染色
问染色的方案数

解题思路：0表示不染，1表示红色，2表示蓝色
那么成对的括号只能符合:(0,1),(1,0),(0,2),(2,0)4个中的任意一个
接下来讨论如何染色
用dp[i][j][k][l]表示[i,j]区间，i染成k色，j染成l色的方案数
假设要染色的是[l,r]这个区间
1.如果l + 1 == r，表示这个括号是最内部的括号了
那么dp[l][r][0][1] = dp[l][r][1][0] = dp[l][r][0][2] = dp[l][r][2][0] = 1

2.如果l这个位置的括号和r这个位置的括号匹配，那么先递归染[l + 1, r - 1]
染完后可得转移方程
dp[l][r][i][j] += dp[l + 1][r - 1][k][l]其中k不能等于i，l不能等于j，因为要符合第2个规则

3.不符合情况1和情况2，那就先染[l, match[l]]和[match[l] + 1, r]这两个区间的括号，match[l]表示第l个括号的匹配括号所在位置
染完后得转移方程
dp[l][r][i][j] += dp[l][match[l]][i][k] * dp[match[l] + 1][r][q][j]，其中k == q时不能等于1或2，要满足第二个规则

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int N = 710;
const int MOD = 1e9 + 7;
typedef long long ll;

char str[N];
int match[N], num[N];
ll dp[N][N][3][3];
int len;

void init() {
    scanf("%s", str);
    len = strlen(str);
    int cnt = 0;
    for (int i = 0; i < len; i++)
        if (str[i] == ')')
            match[num[--cnt]] = i;
        else 
            num[cnt++] = i;
}

void dfs(int l, int r) {
    //一对括号
    if (l + 1 == r) {
        dp[l][r][0][1] = 1;
        dp[l][r][0][2] = 1;
        dp[l][r][1][0] = 1;
        dp[l][r][2][0] = 1;
    }
    else if (match[l] == r) {
        dfs(l + 1, r - 1);
        for (int i = 0; i < 3; i++)
            for (int j = 0; j < 3; j++) {
                if (j != 1) dp[l][r][0][1] += dp[l + 1][r - 1][i][j];
                if (j != 2) dp[l][r][0][2] += dp[l + 1][r - 1][i][j];
                if (i != 1) dp[l][r][1][0] += dp[l + 1][r - 1][i][j];
                if (i != 2) dp[l][r][2][0] += dp[l + 1][r - 1][i][j];
            }
        dp[l][r][0][1] %= MOD;
        dp[l][r][0][2] %= MOD;
        dp[l][r][1][0] %= MOD;
        dp[l][r][2][0] %= MOD;

    }
    else {
        dfs(l, match[l]);
        dfs(match[l] + 1, r);
        for (int i = 0; i < 3; i++)
            for (int j = 0; j < 3; j++)
                for (int k = 0; k < 3; k++)
                    for (int p = 0; p < 3; p++)
                        if (!( (k == 1 && p == 1) || (k == 2 && p == 2)))
                            dp[l][r][i][j] = (dp[l][r][i][j] + (dp[l][match[l]][i][k] * dp[match[l] + 1][r][p][j]) % MOD) % MOD;
    }
}

void solve() {
    dfs(0, len - 1);
    ll ans = 0;
    for (int i = 0; i < 3; i++)
        for (int j = 0; j < 3; j++)
            ans += dp[0][len - 1][i][j];
    printf("%lld\n", ans % MOD);
}

int main() {
    init();
    solve();
    return 0;
}