/*
method of exhaustion on coin array problem
金币阵列问题

问题描述：

有m x n (m<=100, n<=100 ) 个金币在桌面上排成一个m行n 列的金币阵列。每一枚金币或正面朝上或背面朝上。用数字表示金币状态，0表示金币正面朝上，1 表示背面朝上。金币阵列游戏的规则是： （1）每次可将任一行金币翻过来放在原来的位置上； （2）每次可任选2 列，交换这2 列金币的位置。
编程任务：
给定金币阵列的初始状态和目标状态，编程计算按金币游戏规则，将金币阵列从初始状态变换到目标状态所需的最少变换次数。

数据输入：
由文件input.txt给出输入数据。文件中有多组数据。文件的第1行有1 个正整数k，表示有k 组数据。每组数据的第1 行有2 个正整数m 和n。以下的m行是金币阵列的初始状态，每行有n 个数字表示该行金币的状态，0 表示金币正面朝上，1 表示背面朝上。接着的
m行是金币阵列的目标状态。

结果输出:

将计算出的最少变换次数按照输入数据的次序输出到文件output.txt。相应数据无解时输出-1。
输入文件示例 输出文件示例
input.txt
2
4 3
1 0 1
0 0 0
1 1 0
1 0 1

1 0 1
1 1 1
0 1 1
1 0 1

4 3
1 0 1
0 0 0
1 0 0
1 1 1

1 1 0
1 1 1
0 1 1
1 0 1
output.txt
2
-1

主要思想:穷举法

穷举每一种变换，记录变换次数，然后从中选取次数最少的变换方法

有两种穷举方法:
1. 以行变换为主，列变换基于行变换
2. 以列变换为主，行变换基于列变换
让每一列与第一列交换 ，然后基于 行变换将第一列与目标状态相同。
之后不再进行行变换，因为第一列已经满足，再进行则会破坏第一列状态。
如此进行n-1 次尝试。穷举，找到最小次数。

*/

code as follow:

#include<iostream>

using namespace std;

#define INF 1<<30


void transfer_row(int *array,int n) ////n columns
{
    int i=0;
    for(i=0;i<n;i++)
        array[i]^=1;//异或
}
void swap_columns(int **a,int m,int n,int i,int j)
{
    int k=0;
    while(k<m)
    {
        a[k][i]^=a[k][j];
        a[k][j]^=a[k][i];
        a[k][i]^=a[k][j];
        k++;
    }
}

bool compare_column(int **a,int **b,int m,int n,int i,int j)
{
    int k=0;
    for(k=0;k<m;k++)
    {
        if(a[k][i]!=b[k][j])
            return false;
    }
    return true;
}

void copy_array(int **dest,int **src,int m,int n)
{
    for(int i=0;i<m;i++)
        for(int j=0;j<n;j++)
            dest[i][j]=src[i][j];
}

int _find(int **a,int **b,int m,int n)
{
    int flag=0;
    int best=INF;
    int count=0;
    int **tmp=(int **)malloc(sizeof(int*)*m);
    int i=0;
    for(i=0;i<m;i++)
        tmp[i]=(int *)malloc(sizeof(int)*n);
    copy_array(tmp,a,m,n);
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        swap_columns(a,m,n,i,0);
        if(i!=0)
            count++;
        for(int j=0;j<m;j++)
        {
            if(a[j][0]!=b[j][0])
            {
                transfer_row(a[j],n);
                count++;
            }
        }
        for(int j=1;j<n;j++)
        {
            flag=0;
            for(int k=j;k<n;k++)
            {
                if(compare_column(a,b,m,n,k,j))
                {
                    if(k!=j)
                        count++;
                    swap_columns(a,m,n,k,j);
                    flag=1;
                    break;
                }
               
            }
            if(flag==0)
                break;
        }
        if(flag==1&&best>count)
            best=count;
        count=0;
        copy_array(a,tmp,m,n);
    }
    if(best<INF)
        return best;
    else
        return -1;
}

int main()
{
    int count=0,result;
    int m,n;
    cout<<"输入多少组数据:"<<endl;
    cin>>count;
    while(count)
    {
        cout<<"输入阵列 行数 列数:"<<endl;
        cin>>m>>n;
        int **src=(int **)malloc(sizeof(int *)*m);
        int **dest=(int **)malloc(sizeof(int *)*m);
        for(int i=0;i<m;i++)
        {
            src[i]=(int*)malloc(sizeof(int)*n);
            dest[i]=(int*)malloc(sizeof(int)*n);
        }
        cout<<"输入初始状态:"<<endl;
        for(int i=0;i<m;i++)
            for(int j=0;j<n;j++)
                cin>>src[i][j];
        cout<<"输入目标状态:"<<endl;
        for(int i=0;i<m;i++)
            for(int j=0;j<n;j++)
                cin>>dest[i][j];
        count--;
        result=_find(src,dest,m,n);
        cout<<result<<endl;
    }
    return 0;
}