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HDU3681Prison Break(BFS+TSP+二分+dp狀態壓縮)

題意: n*m的圖上,機器人要從F出發關閉所有的Y。同時,G是可以充電的,但是隻能充一次電,機器人每走一步消耗一個單位的電,問機器人需要帶的最小的電池容量是多少。
解法:看了網上的題解,是TSP問題的變形, TSP是旅行商問題,即有n個城市,兩兩之間均有道路相連,給出每兩個城市i,j之間的道路長度Lij,求經過每個城市一次僅且一次,最後回到起點,使得經過的道路長度最短,n<=15(一般是TSP問題的標誌)。
設dp(s,i):表示當前在城市i,訪問S中的城市一遍後回到出發點的最短路,那麼有dp(S,i)=min(dp(S-{j} ,j ) +dist(j, i) ) j是屬於集合S。
時間複雜度是O(n^2*2^n)
本題也是每個點Y,G,F,只走一次,需要先用BFS處理Y,F,G任意之間的距離,相當於建立一個新圖,然後二分時用dp判斷是否可以

本題dp[s][i]:表示經過狀態 S 到達 i 電池的最大剩餘電量,狀態S就是,i已經訪問的點集(包括i)。
dp[s][i]=min(dp[s-{j}][i]- dist[i][j]);

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#define cl(a,b) memset(a,b,sizeof(a)); #define LL long long #define P pair<int,int> #define X first #define Y second #define pb push_back #define out(x) cout<<x<<endl; using namespace std; const int maxn=16; const int inf=9999999; const int mod=100007; int n,m; char a[maxn][maxn]; int
dis[maxn][maxn][maxn][maxn]; int dir[][2]={1,0,0,1,-1,0,0,-1}; int dp[1<<maxn][maxn]; struct node{ int x,y; node(){} node(int _x,int _y):x(_x),y(_y){} }p[maxn];///儲存F,G,Y的座標 int sum,start,aim;///sum是F,G,Y的個數,start是標記起點F在p陣列的位置,aim是目標的狀態壓縮,即Y都要訪問到 void bfs(node tmp){ queue<node> q; q.push(tmp); dis[tmp.x][tmp.y][tmp.x][tmp.y]=0; while(!q.empty()){ node x=q.front();q.pop(); for(int i=0;i<4;i++){ node s=x; s.x+=dir[i][0]; s.y+=dir[i][1]; if(s.x<0||s.x>=n||s.y<0||s.y>=m||a[s.x][s.y]=='D')continue; if(dis[tmp.x][tmp.y][s.x][s.y]!=-1)continue; dis[tmp.x][tmp.y][s.x][s.y]=dis[tmp.x][tmp.y][x.x][x.y]+1; q.push(s); } } } bool isok(int power){ cl(dp,-1); int ans=-1; dp[1<<start][start]=power;///dp[0|=1<<start][start]; for(int s=0;s<(1<<sum);s++){ for(int i=0;i<sum;i++){ if(!(s>>i&1))continue;//不包含i繼續迴圈 if(dp[s][i]<0)continue;//電量不夠 if((s&aim&aim)==aim)ans=max(ans,dp[s][i]);//到達目標,更新 for(int j=0;j<sum;j++)if(i!=j){ if(s>>j&1)continue;//把S中的J去掉 if(dis[p[i].x][p[i].y][p[j].x][p[j].y]<0)continue; int xx=dp[s][i]-dis[p[i].x][p[i].y][p[j].x][p[j].y]; if(xx<0)continue; dp[s|(1<<j)][j]=max(dp[s|(1<<j)][j],xx);//轉移的時候,記得把j添加回去 if(a[p[j].x][p[j].y]=='G')dp[s|(1<<j)][j]=power; } } } return ans>=0; } int main(){ while(~scanf("%d%d",&n,&m)&&(n||m)){ sum=0;aim=0; for(int i=0;i<n;i++){ scanf("%s",a[i]); for(int j=0;j<m;j++){ if(a[i][j]=='F'){ start=sum; aim|=(1<<sum); p[sum++]=node(i,j); } else if(a[i][j]=='Y'){ aim|=(1<<sum); p[sum++]=node(i,j); } else if(a[i][j]=='G'){ p[sum++]=node(i,j); } } } cl(dis,-1); for(int i=0;i<sum;i++){ bfs(p[i]); } int l=0,r=400,ans=-1; while(l<=r){ int mid=(l+r)>>1; if(isok(mid)){ ans=mid; r=mid-1; } else { l=mid+1; } } printf("%d\n",ans); } return 0; }