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#36. [NOIP2020] 移球游戏

统计

题目描述

小 C 正在玩一个移球游戏,他面前有 $n + 1$ 根柱子,柱子从 $1\sim n + 1$ 编号,其中 $1$ 号柱子、$2$ 号柱子、$\dots$、$n$ 号柱子上各有 $m$ 个球,它们自底向上放置在柱子上,$n + 1$ 号柱子上初始时没有球。这 $n\times m$ 个球共有 $n$ 种颜色,每种颜色的球各 $m$ 个。

初始时一根柱子上的球可能是五颜六色的,而小 C 的任务是将所有同种颜色的球移到同一根柱子上,这是唯一的目标,而每种颜色的球最后放置在哪根柱子则没有限制。

小 C 可以通过若干次操作完成这个目标,一次操作能将一个球从一根柱子移到另一根柱子上。更具体地,将 $x$ 号柱子上的球移动到 $y$ 号柱子上的要求为:

  1. $x$ 号柱子上至少有一个球;
  2. $y$ 号柱子上至多有 $m - 1$ 个球;
  3. 只能将 $x$ 号柱子最上方的球移到 $y$ 号柱子的最上方。

小 C 的目标并不难完成,因此他决定给自己加加难度:在完成目标的基础上,使用的操作次数不能超过 $820000$。换句话说,小 C 需要使用至多 $820000$ 次操作完成目标。

小 C 被难住了,但他相信难不倒你,请你给出一个操作方案完成小 C 的目标。合法的方案可能有多种,你只需要给出任意一种,题目保证一定存在一个合法方案。

输入格式

第一行两个用空格分隔的整数 $n,m$。分别表示球的颜色数、每种颜色球的个数。

接下来 $n$ 行每行 $m$ 个用单个空格分隔的整数,第 $i$ 行的整数按自底向上的顺序依次给出了 $i$ 号柱子上的球的颜色。

输出格式

本题采用自定义校验器(Special Judge)评测。

你的输出的第一行应该仅包含单个整数 $k$,表示你的方案的操作次数。你应保证 $0\le k\le 820000$。

接下来 $k$ 行每行你应输出两个用单个空格分隔的正整数 $x, y$,表示这次操作将 $x$ 号柱子最上方的球移动到 $y$ 号柱子最上方。你应保证 $1\le x, y\le n + 1$ 且 $x \neq y$。

样例

样例输入

2 3
1 1 2
2 1 2

样例输出

6
1 3
2 3
2 3
3 1
3 2
3 2

样例解释

柱子中的内容为:按自底向上的顺序依次给出柱子上每个球的颜色。

操作 $1$ 号柱子 $2$ 号柱子 $3$ 号柱子
初始 $1\ 1\ 2$ $2\ 1\ 2$  
$1\ 3$ $1\ 1$ $2\ 1\ 2 $ $2$
$2\ 3$ $1\ 1 $ $2\ 1$ $2\ 2$
$2\ 3 $ $1\ 1$ $2$ $2\ 2\ 1$
$3\ 1$ $1\ 1\ 1$ $2 $ $2\ 2$
$3\ 2$ $1\ 1\ 1 $ $2\ 2$ $2$
$3\ 2 $ $1\ 1\ 1$ $2\ 2\ 2$  

数据范围

测试点编号 $n\le$ $m\le$
$1\sim 2$ $2$ $20$
$3\sim 5$ $10$ $20$
$6\sim 8$ $50$ $85$
$9\sim 14$ $50$ $300$
$15\sim 20$ $50$ $400$

对于所有测试点,保证 $2\le n\le 50$,$2\le m\le 400$。