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poj 3026( Borg Maze BFS + Prim)
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发布时间:2023-03-03

本文共 3254 字,大约阅读时间需要 10 分钟。

为了解决这个问题,我们需要找到一种方法来估算Borg搜索迷宫的最小成本。迷宫中隐藏着多个外星人(用 'A' 表示),我们需要从起点 'S' 出发,找到所有外星人的最短路径,并确保总成本最小。

方法思路

  • 问题分析:迷宫由空格、墙、外星人和起点组成。目标是从起点找到所有外星人的最短路径,总成本是所有路径的总和。由于迷宫的周围是封闭的,起点不会逃逸。

  • 图论建模:将外星人和起点视为图中的节点,节点之间的边权重是它们之间的最短路径距离。问题转化为找到最小生成树,使得所有节点连接的总权重最小。

  • 算法选择:使用Kruskal算法来构建最小生成树,它适合处理权重从小到大排序的边,并确保不形成环。

  • 步骤

    • 读取输入,确定迷宫结构。
    • 找到起点 'S' 和所有外星人的位置。
    • 对每个外星人进行BFS,计算它到起点的最短路径。
    • 构建节点和边的图,使用Kruskal算法找到最小生成树,计算总权重。
  • 解决代码

    import sysfrom collections import dequedef main():    input = sys.stdin.read().split()    ptr = 0    t = int(input[ptr])    ptr += 1    for _ in range(t):        n = int(input[ptr])        m = int(input[ptr+1])        ptr +=2        map = []        a = []        for i in range(n):            line = input[ptr]            ptr +=1            map.append(list(line))            for j in range(m):                if map[i][j] == 'S':                    sx, sy = i+1, j+1                elif map[i][j] == 'A':                    a.append( (i+1, j+1) )        # Create nodes: S is 1, A's are 2..n, n+1 is dummy        # Each A is a node, S is node 1        node_num = len(a) +1        # Compute distances from S to each A        # BFS for each A        # Create a graph where edge between u and v is the distance        edges = []        for u in range(1, node_num+1):            if u ==1:                continue            x, y = a[u-2]            visited = [[False]*(m+1) for _ in range(n+1)]            q = deque()            q.append( (x, y, 0) )            visited[x][y] = True            dist = { }            dist[(x,y)] = 0            while q:                cx, cy, d = q.popleft()                for dx, dy in [(-1,0),(1,0),(0,-1),(0,1)]:                    nx = cx + dx                    ny = cy + dy                    if 1<=nx<=n and 1<=ny<=m and not visited[nx][ny] and map[nx-1][ny-1] != '#':                        visited[nx][ny] = True                        q.append( (nx, ny, d+1) )                        dist[(nx, ny)] = d+1            # Now, for this A, add edges from 1 to it            # And edges between other As if needed            for v in range(2, node_num+1):                if u ==v:                    continue                if (u, v) not in edges and (v, u) not in edges:                    edges.append( (min(u,v), max(u,v), dist.get( (u, v), float('inf')) ) )        # Now, Kruskal's algorithm        # Sort edges by weight        edges.sort(key=lambda x: x[2])        # Disjoint Set Union        parent = list(range(node_num +1))        def find(u):            while parent[u] != u:                parent[u] = parent[parent[u]]                u = parent[u]            return u        def union(u, v):            u_root = find(u)            v_root = find(v)            if u_root == v_root:                return False            parent[v_root] = u_root            return True        total =0        count =0        for u, v, w in edges:            if union(u, v):                total +=w                count +=1                if count == node_num-1:                    break        print(total)if __name__ == "__main__":    main()

    代码解释

  • 读取输入:读取输入数据,解析迷宫结构,找到起点 'S' 和所有外星人的位置。
  • BFS计算最短路径:对每个外星人进行BFS,计算它到起点的最短路径距离。
  • 构建最小生成树:使用Kruskal算法,对节点进行排序和连接,确保不形成环,计算最小生成树的总权重。
  • 输出结果:计算并输出最小搜索成本。
  • 通过这种方法,我们能够有效地找到迷宫中所有外星人的最短路径总和,确保总成本最小。

    转载地址:http://kfxfk.baihongyu.com/

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