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电路维修(双端队列 deque 例题)

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Piper蛋窝
发布2021-07-27 16:21:45
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发布2021-07-27 16:21:45
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文章被收录于专栏:Piper蛋窝Piper蛋窝

电路维修(双端队列deque),来源:AcWing[1]

达达是来自异世界的魔女,她在漫无目的地四处漂流的时候,遇到了善良的少女翰翰,从而被收留在地球上。

翰翰的家里有一辆飞行车。

有一天飞行车的电路板突然出现了故障,导致无法启动。

电路板的整体结构是一个

R

C

列的网格(

R,C≤500

),如下图所示。

每个格点都是电线的接点,每个格子都包含一个电子元件。

电子元件的主要部分是一个可旋转的、连接一条对角线上的两个接点的短电缆。

在旋转之后,它就可以连接另一条对角线的两个接点。

电路板左上角的接点接入直流电源,右下角的接点接入飞行车的发动装置。

达达发现因为某些元件的方向不小心发生了改变,电路板可能处于断路的状态。

她准备通过计算,旋转最少数量的元件,使电源与发动装置通过若干条短缆相连。

不过,电路的规模实在是太大了,达达并不擅长编程,希望你能够帮她解决这个问题。

注意:只能走斜向的线段,水平和竖直线段不能走。

输入格式

输入文件包含多组测试数据。

第一行包含一个整数

T

,表示测试数据的数目。

对于每组测试数据,第一行包含正整数

R

C

,表示电路板的行数和列数。

之后

R

行,每行

C

个字符,字符是"/"""中的一个,表示标准件的方向。

输出格式

对于每组测试数据,在单独的一行输出一个正整数,表示所需的缩小旋转次数。

如果无论怎样都不能使得电源和发动机之间连通,输出 NO SOLUTION

数据范围
1 \le R,C \le 500

,

1 \le T \le 5
输入样例:
代码语言:javascript
复制
1
3 5
\\/\\
\\///
/\\\\
输出样例:
代码语言:javascript
复制
1
样例解释

样例的输入对应于题目描述中的情况。

只需要按照下面的方式旋转标准件,就可以使得电源和发动机之间连通。

代码语言:javascript
复制
/*
* 建模:以网格中节点为搜索节点
*       顺着走,则成本是 0 ,否则是 1
*       如例题中图,有 3 * 5 个格子,则有 4 * 6 个节点
* 双端队列,我们不一定把新节点放到队尾,
*       如果到新节点成本是 0 ,那就放到队头,
*       反正走了和没走一样(成本不会增加),
*       因此要比成本是 1 的节点优先级高,要先走,
*       这样得到的才是各个节点的最短路径
*/

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <deque>
using namespace std;

typedef pair<int, int> PII;

const int N = 510;

int n, m;
char g[N][N];  // 格子信息
int d[N][N];  // 节点距离
bool st[N][N];  // 是否以该节点为中心搜索过四周

int bfs()
{
    memset(st, 0, sizeof st);
    memset(d, 0x3f, sizeof d);
    
    deque<PII> q;
    q.push_back({0, 0});
    d[0][0] = 0;

    // 依次顺时针枚举左上、右上、右下、左下四个方向的路径方向,
    // 即:'\', '/', '\', '/'
    // 左上,右上,右下,左下 的节点(注意原点在左上而非左下!!)
    int dx[4] = {-1, 1, 1, -1}, dy[4] = {-1, -1, 1, 1};
    // 左上,右上,右下,左下 的格子
    int ix[4] = {-1, 0, 0, -1}, iy[4] = {-1, -1, 0, 0};
    char cs[] = "\\/\\/";

    while (q.size())
    {
        auto t = q.front();
        q.pop_front();

        int x = t.first, y = t.second;
        // 由于每个点可能会入队多次,
        // 但第一次出来的时候就已经取到最小值了(dijkstra算法的性质),
        // 因此后面重复出队的点应该直接忽略。当忽略重复出队的点后,
        // 就能保证每个点只会更新其他点一次,从而总共更新的次数等于总边数,
        // 这样时间复杂度就能保证是 O(RC) 了。
        if (st[x][y]) continue;
        st[x][y] = true;

        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
        {
            int a = x + dx[i], b = y + dy[i];
            int j = x + ix[i], k = y + iy[i];
            if (a >= 0 && a <= n && b >= 0 && b <= m)
            {
                int w = 0;
                if (g[j][k] != cs[i]) w = 1;
                if (d[a][b] > d[x][y] + w)
                {
                    d[a][b] = d[x][y] + w;
                    if (w) q.push_back({a, b});
                    else q.push_front({a, b});
                }
            }
        }
    }
    
    if (d[n][m] == 0x3f3f3f3f) return -1;
    return d[n][m];
    
}

int main()
{
    int T;
    cin >> T;
    while (T --)
    {
        scanf("%d%d", &n, &m);
        for (int i = 0; i < n; ++ i) scanf("%s", g[i]);
        
        int t = bfs();
        
        if (t == -1) printf("NO SOLUTION\n");
        else printf("%d\n", t);
    }
}

有这么几点需要注意:

  • 以往的 bfs 遍历到终点就退出循环,但是这里不是,因为这里路权不同,有些路成本是 1 ,有些则是 0
  • 双端队列,我们不一定把新节点放到队尾,如果到新节点成本是 0 ,那就放到队头,反正走了和没走一样(成本不会增加),因此要比成本是 1 的节点优先级高,要先走,这样得到的才是各个节点的最短路径
  • 这里是把队头吐出来

参考资料

[1]

AcWing: https://www.acwing.com/activity/content/problem/content/410/1/

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原始发表:2021-07-22,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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