例题7-1

没有测试数据,暂且掠过。

例题7-2

卓麻烦,尝试着写了一下,应该自己手写一个队列来实现,用以输出各个整数。

要实现一个分数的struct。

没有写完。

cpp#include <stdio.h>
#include <iostream>

using namespace std;


const int maxn = 1000;


struct num
{
    int parent, child;
    int cur;

    num() {}

    num(int _p, int _c)
    {
        parent = _p;
        child = _c;
    }

    void reduction()
    {
        int t = gcd(parent, child);
        parent /= t;
        child /= t;
    }

    int gcd(int a, int b)
    {
        if(a % b == 0) return b;
        else return gcd(b, a % b);
    }

    num operator - (const num a) const
    {
        num temp;
        temp.child = a.child * parent + a.parent * child;
        temp.parent = a.parent * parent;
        temp.reduction();
        return temp;
    }

    num operator = (num a)
    {
        parent = a.parent;
        child = a.child;
    }

    bool operator == (int a)
    {
        return child == a;
    }

    num operator * (int a)
    {
        num b;
        b.child = child * a;
        b.parent = parent;
        b.reduction();
        return b;
    }
};

int a, b;
int nb[maxn];

struct node
{
    node *pre;
    num val;

    node(){}

    node(num b)
    {
        val = b;
    }

    node(node a, num b)
    {
        pre = &a;
        val = b;
    }

    node operator = (num a)
    {
        val = a;
        return *this;
    }

};


void output(node a)
{}

int suc[maxn];

int found;

void bfs()
{
    int cur = 2;
    node q[maxn];
    int front, rear;
    front = rear = 0;

    // 成功队列
    int suc[maxn];
    int cnt = 0;

    num s = num(a, b);
    s.cur ++;
    node ss = s;
    q[front++] = ss;

    bool ac = false;
    while(front != rear)
    {
        num b = q[front].val;
        if(b.cur > cur)
        {
            // 增加深度上限
            if(!ac) cur++;
            else break;
        }

        // 确定增加数的范围
        // int n = b.cal();
        int n = 100;
        for(int i = b.parent+1; i < n; i++)
        {
            num temp = b - num(1, i);
            temp.cur = b.cur+1;
            if(temp == 0)
            {
                ac = true;
                // suc.push(b-num(1,i));
                suc[cnt++] = front;
            }
            else 
            {
                // q.push(num(1, i));
                q[rear++] = node(q[front], num(1,i));
            }
        }

        front--;
    }

    if(cnt == 1) output(q[suc[cnt-1]]);
    else 
    {
        // compare
        int i = 0;
        output(q[suc[i]]);
    }

}


int main(int argc, const char *argv[])
{
    while(~scanf("%d%d", a, b))
    {


    }
    return 0;
}

7.3 倒水问题

书上的状态问题不错 -- 但问题是如何确定是否返回之前的状态。

如果使用vis存储,那么:

1. 因为水量不变,所以状态的总数最多为`(b+1)(c+1)`,也就是$10^6$,可以承受了。
2. 一个节点最多有6种指向其他状态的边,所以最多的边数是$6*10^6$

如果担心存不下,可以参照八数码的三种解决方法。

7.5.3 八数码

一共有三种判重的方法:

  1. 编码解码
  2. 自己写hash,建立hash函数
  3. 使用STL
c#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <set>

using namespace std;

typedef int State[9];
const int MAXSTATE = 1000000;
State st[MAXSTATE], goal;
int dist[MAXSTATE];


const int dx[] = {-1, 1, 0, 0};
const int dy[] = {0, 0, -1, 1};

// 3 option
// 1. encoding & decoding

namespace coding {
    int vis[362888], fact[9];
    void init_lookup_table()
    {
        fact[0] = 1;
        // fact = {1, 2, 6, ...}
        // 位置不同weight不同
        for(int i = 1; i < 9; i++) fact[i] = fact[i-1] * i;
    }

    int try_to_insert(int s)
    {
        int code = 0;
        for(int i = 0; i < 9; i++)
        {
            // 求编码
            // 倘若后面的数字大于前面的数字,cnt++
            int cnt = 0;
            for(int j = i+1; j < 9; j++) if(st[s][j] > st[s][i]) cnt++;
            code += fact[8-i] * cnt;
        }
        if(vis[code]) return 0;
        return vis[code] = 1;
    }
};

//2. hash
namespace hash{
    const int MAXHASHSIZE = 1000003;
    int head[MAXHASHSIZE], next[MAXSTATE];

    void init_lookup_table() { memset(head, 0, sizeof(head)); }

    int hash(State &s)
    {
        int v = 0;
        for(int i = 0; i < 9; i++) v = v * 10 + s[i];
        return v % MAXHASHSIZE;
    }
    int try_to_insert(int s)
    {
        int h = hash(st[s]);
        int u = head[h];
        while(u)
        {
            if(memcmp(st[u], st[s], sizeof(st[s]) == 0)) return 0;
            u = next[u];
        }
        next[s] = head[h];
        head[h] = s;
        return 1;
    }
};

//3. STL 的方法
namespace STL_set{
    set <int> vis;
    void init_lookup_table() { vis.clear();}
    int try_to_insert(int s)
    {
        int v = 0;
        for(int i = 0; i < 9; i++) v = v * 10 + st[s][i];
        if(vis.count(v)) return 0;
        vis.insert(v);
        return 1;
    }
};

// 速度较慢
namespace STL_set_struct {
    struct cmp {
        bool operator () (int a, int b) const
        {
            return memcmp(&st[a], &st[b], sizeof(st[b])) < 0;
        }
    };

    set <int, cmp> vis;
    void init_lookup_table() { vis.clear();}
    int try_to_insert(int s)
    {
        if(vis.count(s)) return 0;
        vis.insert(s);
        return 1;
    }
};

using namespace STL_set_struct;

int bfs()
{
    init_lookup_table();
    int front = 1, rear = 2;
    while(front < rear)
    {
        State &s = st[front];
        if(memcmp(goal, s, sizeof(s)) == 0) return front;
        int z;
        for(z = 0; z < 9; z++) if(!s[z]) break;
        int x = z/3, y = z % 3;
        for(int d = 0; d < 4; d++)
        {
            // 计算新数的位置
            int newx = x + dx[d];
            int newy = y + dy[d];
            int newz = newx * 3 + newy;
            if(newx >= 0 && newx < 3 && newy >= 0 && newy < 3)
            {
                State &t = st[rear];
                memcpy(&t, &s, sizeof(s));
                // 交换两个格子
                t[newz] = s[z];
                t[z] = s[newz];
                dist[rear] = dist[front] + 1;
                if(try_to_insert(rear)) rear++;
            }
        }
        // 弹出
        front++;
    }
    return 0;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    freopen("input", "r", stdin);
    for(int i = 0 ; i < 9 ; i++) scanf("%d", &st[1][i]);
    for(int i = 0; i < 9; i++) scanf("%d", &goal[i]);
    int ans = bfs();
    if(ans > 0) printf("%d\n", dist[ans]);
    else puts("-1");
    return 0;
}


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