POJ 3414 Pots(bfs)

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Pots

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Special Judge

题意:

给定两个容量分别为 A升 和 B 升的罐子。可以执行以下操作:
1、FILL(i) —— 从水龙头引水把 i 罐注满(1≤i≤2);
2、DROP(i) —— 倒空 i 罐到排水管;
3、POUR(i,j) —— 把 i 罐的水倒入 j 罐;操作后,要么 j 罐满了( i 罐中可能还剩下一些水),要么 i 罐空了(所有水都倒入 j 罐中)。
编写一个程序,找出这些操作中最短的可能顺序,使得其中一个容器中产生C升的水。
输出最少的操作数 K 并按顺序输出 K 行操作,若无法按要求得到结果,则输出“impossible”。

数据范围:

1<=A,B<=100,C≤max(A,B).

解题思路:

宽度优先搜素

具体的思路是 通过结构体数组来记录每次执行操作后的状态,并把每次操作后符合条件的状态入队,当队列不为空时取出最前面的状态继续加以判断,若已得到结果,则结束 bfs 并输出操作数以及具体的操作步骤,若队列为空仍未能得到结果,则输出“impossible”。

其中的难点大概就在于如何记录操作顺序吧,经过一番思索后虽然理清了解题思路,但是在“如何用代码来实现”的问题上卡了老半天,想不通要怎么来保存路线,后来看到一种方法是 直接把每种可能的状态存储在队列中,只入队不出队,通过定义一个头指针和尾指针,指向接下来要判断的状态和要存入的状态的位置。然后我就想到可以直接把这些可能的状态按顺序存入结构体数组中,并在结构体中分别定义三个变量用来记录当前状态在数组中的位置、由前一种状态到当前状态所执行的操作、前一种状态的位置,这样一来很容易就能回溯得到完整的操作步骤。不过,无论是哪种方法,其实都有用到链表的思想吧。

自己初步的未能用代码实现的思路 + 别人已经用代码实现的思路 = 自己最后能用代码实现的思路。
要多看别人的代码,学习不同的解题方法,拓展自己的思维方式。

代码:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <stack>
#include <queue>
#include <vector>
#include <map>
using namespace std;
#define INF 0x3f3f3f
#define zero 1e-7

typedef long long ll;
const int N=300;
int vis[N][N], cnt=0;
char step[7][15]={"", "FILL(1)", "FILL(2)", "DROP(1)", "DROP(2)", "POUR(1,2)", "POUR(2,1)"};

struct node {
    int now, v1, v2, ops, last;//当前状态所在位置,杯a、b的水量,由什么操作得到,进行该操作前的状态
}mp[N]={{0,0,0,0,0}};

queue<node> q;
int bfs(int a, int b, int c) {
//    mp[0].now=0;//如果要统一初始化的话,只能是在定义的时候,否则只能逐个赋值
//    mp[0].v1=0;
//    mp[0].v2=0;
//    mp[0].ops=0;
//    mp[0].last=0;
    q.push(mp[cnt++]);
    while(!q.empty()) {
        node temp=q.front();
        q.pop();
        if(temp.v1==c || temp.v2==c) {
            printf("%d\n", vis[temp.v1][temp.v2]);
            return temp.now;
        }
        for(int i=1; i<=6; i++) {
            int x, y;
            switch(i) {
                case 1://把v1装满
                    x=a; y=temp.v2;
                    break;
                case 2://把v2装满
                    x=temp.v1; y=b;
                    break;
                case 3://把v1倒空
                    x=0; y=temp.v2;
                    break;
                case 4://把v2倒空
                    x=temp.v1; y=0;
                    break;
                case 5://把v1倒给v2
                    if(temp.v1+temp.v2<=b) {
                        x=0;
                        y=temp.v1+temp.v2;
                    }else {
                        x=temp.v1+temp.v2-b;
                        y=b;
                    }
                    break;
                case 6://把v2倒给v1
                    if(temp.v1+temp.v2<=a) {
                        x=temp.v1+temp.v2;
                        y=0;
                    }else {
                        x=a;
                        y=temp.v1+temp.v2-a;
                    }
                    break;
            }
            if(!vis[x][y] && (x || y)) {
                vis[x][y]=vis[temp.v1][temp.v2]+1;
                mp[cnt].now=cnt;
                mp[cnt].v1=x;
                mp[cnt].v2=y;
                mp[cnt].ops=i;
                mp[cnt].last=temp.now;
                q.push(mp[cnt++]);
                //printf("x=%d, y=%d, cnt=%d, last=%d %s\n", x, y, cnt-1, mp[cnt-1].last, step[mp[cnt-1].ops]);
            }
        }
    }
    return -1;
}

int main() {
    int a, b, c, st[N];//st数组记录操作顺序和步骤
    memset(vis, 0, sizeof(vis));
    scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);
    int z=bfs(a, b, c);
    if(z==-1)
        printf("impossible\n");
    else {
        int num=0;
        while(mp[z].last!=z) {
            st[num++]=mp[z].ops;
            z=mp[z].last;
        }
        while(num--) {
            printf("%s\n", step[st[num]]);
        }
    }
    return 0;
}
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