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深入探讨POJ 2312 Battle City 优先队列+BFS

  • 时间:2022-12-13 07:23 编辑: 来源: 阅读:
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摘要:深入探讨POJ 2312 Battle City 优先队列+BFS
相信坦克大战大家都玩过吧,本题就是根据这个游戏设计的。坦克要从起点(Y),到目的地(T),坦克不能通过钢墙(S),河(R),可以在空地在行走(E),射击破坏砖墙(B),射击砖墙时不行走且花费一个单位的时间,在空地上行走时也花费一个单位的时间。求坦克从起点到目的地最少花多少时间,不可达输出-1; 很好的一道搜索题。因为考虑到通过砖墙时和空地所花的时间不同,所以不能使用一般的BFS广搜来做。用DFS深搜,你会发现时间复杂非常高,必然会超时(最大是300*300的图)。本题可以使用改进过的广搜或优先队列+bfs 或 记忆化广搜三种方法来解决。 [b]第一种方法:改进过的BFS: [/b]有些节点需要耗费2个单位时间,要想用BFS就得改一下,由于BFS每次只能操作一步,要不就是扩展,要不就是破坏砖墙。所以只需检查该点是不是'B',是的话就得停一步,不是的话,继续扩展,也就是说某些点的扩展慢了一拍,所以从队列里出来的点就判断一下再看执行哪个操作。 从这道题,我也对bfs有了更深的理解,“bfs之所以能最快找到最优解,就是因为它每次操作一步(这里的操作一步,很灵活,例如题目中的破坏砖墙),而while()里面的语句就是一次操作了!”
[u]复制代码[/u] 代码如下:
/* 这道题中B点需要操作两步,所以遇到B点后不能+2后直接压进队列,需要在原地停一下,不能扩展到其他点,相当于他只能扩展到自身,所以就把自身压进队列里map[x][y]='E'是因为破坏砖墙一次就够了,不然下次,还是'B',不断压进队列,不断在原地停留 平常一般是考虑“入队列” 的点,这次要考虑“出队列” 的点是否满足条件! */ #include "iostream" #include "queue" using namespace std; char map[301][301]; bool visit[301][301]; int dir[4][2]={{1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1}}; int m,n,sx,sy; struct node {  int x,y,time; }; int bfs() {  int i;  node you,start,next;  queue<node>q;  you.x=sx;  you.y=sy;  you.time=0;  q.push(you);  visit[sx][sy]=1;  while(!q.empty())  {   start=q.front();   q.pop();   if(map[start.x][start.y]=='B')  //这一步需要停一停   {    start.time++;    map[start.x][start.y]='E';    q.push(start);   }   else   {    for(i=0;i<4;i++)    {     next.x=start.x+dir[i][0];     //搜索下一个点     next.y=start.y+dir[i][1];     if(next.x<0 || next.y<0 || next.x>=m || next.y>=n || map[next.x][next.y]=='R' || map[next.x][next.y]=='S' || visit[next.x][next.y])        //判断下一个点是否合法      continue;     next.time=start.time+1;     if(map[next.x][next.y]=='T')    //到达目的地      return next.time;     visit[next.x][next.y]=1;   //标记已经走过的点     q.push(next);    }   }  }  return -1; } int main(void) {  int i,j;  while(scanf("%d %d",&m,&n)==2)  {   if(m==0 && n==0)    break;   memset(visit,0,sizeof(visit));     //初始化每个节点的状态   for(i=0;i<m;i++)   {    getchar();    for(j=0;j<n;j++)    {     scanf("%c",&map[i][j]);     if(map[i][j]=='Y')      //记录起始点     {      sx=i;      sy=j;     }    }   }   printf("%d\n",bfs());  }  system("pause");  return 0; }
[b]第二种方法:优先队列+BFS法 [/b]也是用到了广搜的思想,只是在出队时做了处理,利用优先队列让队列中到起点的时间值最小的点先出队。该方法会用到优先队列的STL。 [b]首先需要了解优先队列的使用规则: [/b]优先队列中元素的比较规则默认是按元素的值从大到小排序的,就是说队列中最大的元素总是位于队首,所以出队时,并非按先进先出的原则进行,而是将当前队列中最大的元素出队。这点类似于给队列里的元素进行了从大到小的排序。当然,可以通过重载“<”操作符来重新定义比较规则。 重载“<”操作符的函数可以写在结构体里面,也可以写在结构体外面,写在结构体外面的时候,记得函数的参数要使用引用。。 [b]第一种重载方法: [/b]
[u]复制代码[/u] 代码如下:
struct node {  int x,y;  int step; }; priority_queue<node>q;       //优先队列中元素的比较规则默认是按元素的值从大到小排序; bool operator<(const node &a,const node &b) //括号里面是const 而且还必须是引用 {  return a.step>b.step;          //从小到大排序。重载小于号。因为默认是从大到小 }
[b]第二种重载方法: [/b]
[u]复制代码[/u] 代码如下:
struct node {  int x,y;  int time;  //定义一个优先队列  friend bool operator<(node a, node b)  {     //从小到大排序采用“>”号;如果要从大到小排序,则采用“<”号   return a.time> b.time;       //从小到大排序  } };  priority_queue<node>q;       //优先队列中元素的比较规则默认是按元素的值从大到小排序;
切记:从小到大排序采用“>”号;如果要从大到小排序,则采用“<”号;
[u]复制代码[/u] 代码如下:
/* 优先队列的实现就不用局限每次操作一步了,但每次都取最小操作次数的步来走 */ #include "iostream" #include "queue" using namespace std; char map[301][301]; bool visit[301][301]; int dir[4][2]={{1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1}}; int m,n,sx,sy; struct node {  int x,y,time;  //定义一个优先队列  friend bool operator<(node a, node b)  {   return a.time> b.time;       //从小到大排序  } }; int bfs() {  int i;  node you,start,next;  priority_queue<node>q;  you.x=sx;  you.y=sy;  you.time=0;  q.push(you);  visit[sx][sy]=1;  while(!q.empty())  {   start=q.top();  //取队头指针与普通队列不同(Q.front)   q.pop();   for(i=0;i<4;i++)   {    next.x=start.x+dir[i][0];     //搜索下一个点    next.y=start.y+dir[i][1];    if(next.x<0 || next.y<0 || next.x>=m || next.y>=n || map[next.x][next.y]=='R' || map[next.x][next.y]=='S' || visit[next.x][next.y])        //判断下一个点是否合法     continue;    if(map[next.x][next.y]=='B')  //注意此处不要马虎     next.time=start.time+2;    else     next.time=start.time+1;    if(map[next.x][next.y]=='T')    //到达目的地     return next.time;    visit[next.x][next.y]=1;        //标记已经走过的点    q.push(next);   }  }  return -1; } int main(void) {  int i,j;  while(scanf("%d %d",&m,&n)==2)  {   if(m==0 && n==0)    break;   memset(visit,0,sizeof(visit));     //初始化每个节点的状态   for(i=0;i<m;i++)   {    getchar();    for(j=0;j<n;j++)    {     scanf("%c",&map[i][j]);     if(map[i][j]=='Y')      //记录起始点     {      sx=i;      sy=j;     }    }   }   printf("%d\n",bfs());  }  system("pause");  return 0; }
[b]第三种方法:记忆化广搜 [/b]和优先队列BFS在出队时做处理不同的是,记忆化广搜是在点入队是做处理。记忆化广搜时不必要对点进行标记,只是在入队是注意选择。比如若搜到A点时,要选择比A点时间值大的邻接点入队(不能相等),并更新入队点的时间值。
[u]复制代码[/u] 代码如下:
#include<string.h> #include<iostream> #include<queue> using namespace std; int co,ro,mi,step[305][305]; char map[305][305],visited[305][305]; int dir[4][2]={{0,1},{0,-1},{1,0},{-1,0}}; typedef struct node {  int x;  int y;  int time; }node; bool judge(int x,int y) {  if(x<0||y<0||x>=co||y>=ro)  {   return false;  }  if(map[x][y]=='S'||map[x][y]=='R')  {   return false;  }  return true; } void  bfs(int a,int b) {  int i,x,y,ti;  node in,out;  queue<node>que;  in.x=a;  in.y=b;  step[a][b]=0;  que.push(in);  while(!que.empty())  {   out=que.front();   que.pop();   visited[out.x][out.y]=0;     for(i=0;i<4;i++)   {    x=out.x+dir[i][0];    y=out.y+dir[i][1];    if(!judge(x,y))     continue;    ti=step[out.x][out.y]+1;    if(map[x][y]=='B')     ti++;    if(step[x][y]<=ti)     continue;    step[x][y]=ti;    if(visited[x][y])     continue;    visited[x][y]=1;    in.x=x;    in.y=y;    que.push(in);   }  } } int main() {  int i,j,a,b,c,d;  while(scanf("%d %d",&co,&ro),co+ro)  {   getchar();   for(i=0;i<co;i++)    gets(map[i]);   for(i=0;i<co;i++)    for(j=0;j<ro;j++)    {     if(map[i][j]=='Y')     {      a=i;      b=j;     }     if(map[i][j]=='T')     {      c=i;      d=j;     }     step[i][j]=999999;          }    memset(visited,0,sizeof(visited));    visited[a][b]=1;    bfs(a,b);    if(step[c][d]!=999999)     printf("%d\n",step[c][d]);    else     printf("-1\n");  }  return 0; }
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