• 【Toll!Revisited(uva 10537)】


    题目来源:蓝皮书P331

    ·这道题使得我们更加深刻的去理解Dijkstra!

          在做惯了if(dis[u]+w<dis[v])的普通最短路后,这道选择路径方案不是简单的比大小的题横在了我们的面前。

    ·英文题,述大意:

         一个无向图,读入起点终点以及各条边的两个端点。读入load,要求从起点开始运输,能够向终点运送load个物品。节点分为两种:城镇节点会每20个单位的货物收取一个单位的货物作为过路费(注意23个货物会收2个单位的物品作为过路费),乡村节点无论你带多少都只收取1个单位的货物。让你求出从起点出发最少携带多少货物,在经历层层苛刻收费后能够使到达终点的货物有load个(终点也要收费,起点不收费)。最后需要打印字典序最小的最优解路径。(n<=52,即大小写字母总个数,大写表示城镇,小写表示乡村)

    ·小小分析:
         想办法调整最短路算法的路径选取策略。首先要保证最短路,但关键在于怎样计算到城镇的货物情况。由于不了解在起点带多少,却知道在终点剩多少,所以以终点为最短路源点,同样启用d[i]表示到达i点时至少要携带多少货物,使得走向终点后剩余货物保持为load个。

          如果u是乡村,那就直接d[v]和d[u]+1比较即可。

          如果u是城镇,那就值得思考:

    考虑正常运输时,如果现在有k个货物,那么进入城市,则会变成多少个货物呢:rest=k-(k+19)/20[注意除号就是整除]。而现在由于最短路是倒推,所以我们只知道rest,要去求最小的k。必须保证均为正数,所以第一个不错而且容易考虑的方案就是二分。见下Dichotomy函数:

    image

    (x即上文的rest,mid即二分枚举的k)

    ·所以对于最短路的处理方式很简单,如果我们设节点:1~26为城镇,

    27~52为乡村(这样便于字典序排序),在使用一个p[]来存前继结点,一切都变得美妙起来了:(图为Dijkstra部分)

    image

    最后进行一个倒序输出,就美妙至极了。

    #include<stdio.h>
    #include<queue>
    #include<math.h>
    #include<cstring>
    #define go(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
    #define fo(i,a,x) for(int i=a[x],v=e[i].v;i>-1;i=e[i].next,v=e[i].v)
    #define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
    #define ll long long
    using namespace std;const int N=102;struct E{int v,next;}e[N*N*2];
    struct Q{int u;ll d;bool operator<(const Q& a)const{return d>a.d;}};
    int ID(char u){int id;id='a'<=u&&u<='z'?u-'a'+27:u-'A'+1;return id;}
    char DI(int u){char di;di=(1<=u&&u<=26)?'A'+u-1:'a'+u-27;return di;}
    int n,head[N],k,t,S,T,p[N];ll inf=1,load,dis[N];bool vis[N];
    void ADD(int u,int v){e[k]=(E){v,head[u]};head[u]=k++;}
    ll dichotomy(ll x)
    {
        ll l=0,r=x*2+1,mid,res;
        while(l<=r)mid=l+r>>1,mid-(mid+19)/20>=x?res=mid,r=mid-1:l=mid+1;
        return res;
    }
    int main()
    {
        freopen("in.in","r",stdin);
        go(i,1,14)inf*=10;while(scanf("%d",&n),++t,~n)
        {
            mem(head,-1);k=0;go(i,1,n)
            {char u,v;scanf(" %c %c ",&u,&v);ADD(ID(u),ID(v));ADD(ID(v),ID(u));}
            char a,b;scanf("%lld %c %c",&load,&a,&b);T=ID(a);S=ID(b);
            
            priority_queue<Q>q;mem(vis,0);
            go(i,1,52)dis[i]=inf;p[S]=-1;
            dis[S]=load;q.push((Q){S,dis[S]});
            while(!q.empty())
            {
                Q x=q.top();q.pop();int u=x.u;if(vis[u])continue;vis[u]=1;    
                fo(i,head,u)
                {
                    ll least=u<=26?dichotomy(dis[u]):dis[u]+1;
                    if(least<dis[v])dis[v]=least,p[v]=u,q.push((Q){v,dis[v]});
                    if(least==dis[v])u<p[v]?p[v]=u:1;
                }
            }
            printf("Case %d:
    %lld
    ",t,dis[T]);int u=T;printf("%c",DI(u));
            while(p[u]>0)printf("-%c",DI(p[u])),u=p[u];printf("
    ");
        }
        return 0;
    }//Paul_Guderian

    但还有一美妙之事需要提一提:

         对于求城镇的least,有O(1)的方法。如果把你手中的货物20个20个地分组,那么可以分成这样:

    image

    那么如果你经过了一个城市,然后就变成了这样(20-1=19):

    image

    ·你肯定知道a<=20:那么可以美妙地变形:

                       a<=20

           20a-19a<=20

            20(a-1)<=19a

    (a-1)*(20/19)<=a ————Paul

    注意观察左边那一坨,是什么意思?

    和上文一样,进城前是k,进城后是rest。那么:

    上图中如果给图二中每一个数给它乘一个(20/19),那么:

    所有的19全变成了20,a-1变成了(a-1)*(20/19),此时的式子可以简写为:rest*(20/19)[你难道忘记了上文的rest和k?]

    好的,仔细关注上文被”Paul”标记的不等式,我们豁然开朗:

    rest*(20/19)<=k

    要求k的最小值,就是左边的结果向上取整就可以了,即:

    将上面程序中的least=dichotomy(…)改成:

    image

    代码其他地方没有变:

     1 #include<stdio.h>
     2 #include<queue>
     3 #include<math.h>
     4 #include<cstring>
     5 #define go(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
     6 #define fo(i,a,x) for(int i=a[x],v=e[i].v;i>-1;i=e[i].next,v=e[i].v)
     7 #define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
     8 #define ll long long
     9 using namespace std;const int N=102;struct E{int v,next;}e[N*N*2];
    10 struct Q{int u;ll d;bool operator<(const Q& a)const{return d>a.d;}};
    11 int ID(char u){int id;id='a'<=u&&u<='z'?u-'a'+27:u-'A'+1;return id;}
    12 char DI(int u){char di;di=(1<=u&&u<=26)?'A'+u-1:'a'+u-27;return di;}
    13 int n,head[N],k,t,S,T,p[N];ll inf=1,load,dis[N];bool vis[N];
    14 void ADD(int u,int v){e[k]=(E){v,head[u]};head[u]=k++;}
    15 int main(){go(i,1,14)inf*=10;while(scanf("%d",&n),++t,~n)
    16 {
    17     mem(head,-1);k=0;go(i,1,n)
    18     {char u,v;scanf(" %c %c ",&u,&v);ADD(ID(u),ID(v));ADD(ID(v),ID(u));}
    19     char a,b;scanf("%lld %c %c",&load,&a,&b);T=ID(a);S=ID(b);    
    20     priority_queue<Q>q;mem(vis,0);go(i,1,52)dis[i]=inf;p[S]=-1;
    21     dis[S]=load;q.push((Q){S,dis[S]});while(!q.empty())
    22     {
    23         Q x=q.top();q.pop();int u=x.u;if(vis[u])continue;vis[u]=1;    
    24         fo(i,head,u)
    25         {
    26             ll least=u<=26?(ll)ceil(dis[u]*1.0/19*20):dis[u]+1;
    27             if(least<dis[v])dis[v]=least,p[v]=u,q.push((Q){v,dis[v]});
    28             if(least==dis[v])u<p[v]?p[v]=u:1;
    29         }
    30     }
    31     printf("Case %d:
    %lld
    ",t,dis[T]);int u=T;printf("%c",DI(u));
    32     while(p[u]>0)printf("-%c",DI(p[u])),u=p[u];printf("
    ");
    33 }return 0;}//Paul_Guderian

    我们在未知的道路上行走,流着坚强的泪水放荡并且迷惘。————汪峰《觉醒》

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Paul-Guderian/p/6792182.html
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