題意分析
給定一幅字符表示的地圖,其中包含有 1 個起點'H'
,若干個座位'S'
,牆壁'#'
和行人'P'
。
其中牆壁'#'
和行人'P'
是不可通過的區域。
假設在地圖中,只能沿着上下左右移動,且每移動一個單元格爲 1 步。
詢問從'H'
點出發,是否能夠到達兩個相鄰的'S'
,且需要移動的步數最少是多少。
算法分析
從題目當中,我們就可以知道本題需要做什麼:
-
讀取字符地圖,並找到起點的位置。
-
從起點開始,遍歷該地圖,記錄到達每一個
'S'
的距離。 -
判斷是否有兩個相鄰的
'S'
都可達,若存在多個解,則需要找到最小的值。
那麼我們就按照這三個步驟來解決這道題目。
首先是數據的讀入,由於輸入數據中已經明確的告訴了我們地圖爲 N 行 M 列,所以我們只需要一行一行讀入字符串,並使用char map[N][M]
保存該地圖。
map[i][j]
表示原地圖的第i
行第j
列的信息。
之後再對整個map[i][j]
進行一次 O(mn) 的遍歷,找出起點的位置,並記錄下來。
我們用startX
, startY
來記錄起點的座標。
startX = startY = 0;
// 讀入地圖
for (int i = 1; i <= N; i++)
scanf("%s", map[i] + 1);
// 查找起點H
for (int i = 1; i <= N; i++)
for (int j = 1; j <= M; ++j)
if (map[i][j] == 'H') {
startX = i, startY = j;
break;
}
第二步,尋找從起點(startX, startY)
分別到每個'S'
的最短路徑。這一步我們直接使用BFS
對整個圖進行一次遍歷。
首先建立數組int step[N][M]
,step[i][j]
表示從起點到(i,j)
的最少步數。
初始化爲step[i][j] = INT_MAX
,默認爲任何點都無法到達。
開始遍歷時,將step[ startX ][ startY ]
設定爲0
,並以(startX, startY)
開始BFS
整個地圖。
在遍歷整個地圖的過程中我們需要注意:
-
當
map[i][j] = '#'
或map[i][j] = 'P'
時,step[i][j]
直接等於INT_MAX
,並且不擴展新的節點。 -
當
map[i][j] = 'S'
時,我們需要更新當前節點的step[i][j]
信息,但是由於當小Hi和小Ho走到位置後就不會再進行移動,所以也不擴展新的節點。
最後當沒有新的節點可以到達時,退出BFS
,得到整個地圖的step[N][M]
。
bool inMap(int x, int y) {
// 在地圖內 && 不爲牆壁同時也不爲行人
return (1 <= x && x <= N && 1 <= y && y <= M) && (map[x][y] == '.' || map[x][y] == 'S');
}
const int dir[4][2] = { {0, -1}, {1, 0}, {0, 1}, {-1, 0} }; // 方向數組
vector< pair<int, int> > seq; // 用一個vector來存儲BFS的隊列
void BFS(int startX, int startY) {
// 將起點存入隊列
step[ startX ][ startY ] = 0;
seq.push_back( make_pair(startX, startY) );
int i = 0;
while (i < (int) seq.size()) {
for (int dr = 0; dr < 4; ++dr) {
// 擴展新的節點
int tempX = seq[i].first + dir[dr][0];
int tempY = seq[i].second + dir[dr][1];
if (inMap(tempX, tempY) && step[tempX][tempY] == INT_MAX) {
step[tempX][tempY] = step[ seq[i].first ][ seq[i].second ] + 1;
// 當發現是座位時,不再進行擴展
if (map[tempX][tempY] != 'S') seq.push_back( make_pair(tempX, tempY) );
}
}
++i;
}
return ;
}
最後一步判斷是否有兩個連續的'S'
都可達。
此時我們仍然遍歷整個地圖,因爲只是檢查是否有相鄰的'S'
,不需要考慮順序,所以我們按照i = 1..n, j = 1..m
的順序就可以。
當我們掃描到一個'S'
時,首先判定其周圍是否還有其他'S'
。由於對稱性,我們只需要檢查兩個方向即可。
若存在,則表示這兩個'S'
相鄰,此時我們檢查這兩個位置的step
值。
如果兩個位置的step
值都不等於INT_MAX
,則說明這兩個位置都是可以到達的。我們根據這兩個位置的step
和更新最優解。
當遍歷完整個地圖後,也就找到了我們所需要尋找的最優值。
int ret = INT_MAX;
for (int i = 1; i <= N; ++i)
for (int j = 1; j <= M; ++j)
// 當前位置爲S,且可以到達
if (map[i][j] == 'S' && step[i][j] != 0) {
// 檢查下邊是否有相鄰S
if (map[i - 1][j] == 'S' && step[i - 1][j] != 0 && ans > step[i][j] + step[i - 1][j])
ret = step[i][j] + step[i - 1][j];
// 檢查右邊是否有相鄰S
if (map[i][j - 1] == 'S' && step[i][j - 1] != 0 && ans > step[i][j] + step[i][j - 1])
ret = step[i][j] + step[i][j - 1];
}