HDU 3001 Travelling (状压dp三进制)

本文介绍了一道使用三进制压缩动态规划解决的问题,旨在寻找遍历n个城市(每个城市至少访问一次且不超过两次)的最小费用路径。文章详细解析了状态压缩的思想和实现过程,包括状态转移方程。

http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=3001

Problem Description
After coding so many days,Mr Acmer wants to have a good rest.So travelling is the best choice!He has decided to visit n cities(he insists on seeing all the cities!And he does not mind which city being his start station because superman can bring him to any city at first but only once.), and of course there are m roads here,following a fee as usual.But Mr Acmer gets bored so easily that he doesn’t want to visit a city more than twice!And he is so mean that he wants to minimize the total fee!He is lazy you see.So he turns to you for help.

Input
There are several test cases,the first line is two intergers n(1<=n<=10) and m,which means he needs to visit n cities and there are m roads he can choose,then m lines follow,each line will include three intergers a,b and c(1<=a,b<=n),means there is a road between a and b and the cost is of course c.Input to the End Of File.

Output
Output the minimum fee that he should pay,or -1 if he can’t find such a route.

Sample Input

2 1
1 2 100
3 2
1 2 40
2 3 50
3 3
1 2 3
1 3 4
2 3 10

Sample Output

100
90
7


题意:
n个城市,m条道路。每个城市最少访问一次,最多访问2次。问遍历完所有的城市所需的花费,如果没有这样的路则输出-1。

解题思路:
三进制压缩第一题。总结一下跟二进制的不同。
三进制压缩多了两个数组(以本题为例):

int bit[12]={0,1,3,9,27,81,243,729,2187,6561,19683,59049};
//分别是 pow(3,i)的值,方便下面更新stata。若要访问k城市,则state+=bit[k]就将state更新了
int tri[60000][11];
//表示状态为i时,且第j位的值。这个数组可能的取值只有0,1,2

然后跟其他的状压dp一样。只不过这题不能先用floyed处理,因为限定了每个城市最多访问2次。
第一层遍历状态,第二层遍历已经访问的城市,第三层更新未访问的城市。
状态转移方程为:
dp[k][state] = min(dp[k][state],dp[j][state+bit[k]]+path[j][k]).


#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <climits>
#include <cmath>
#include <stack>
using namespace std;

typedef long long LL;

int n,m,tot;
int path[15][15];
int dp[15][60000];
int bit[12]={0,1,3,9,27,81,243,729,2187,6561,19683,59049};
int tri[60000][11];

void Gettri()
{
    tot = pow(3,10);
    for(int i=0;i<tot;i++) 
    {
        int t = i;
        for(int j=1;j<=10;j++)
        {
            tri[i][j] = t % 3;
            t/=3;
            if( t==0 ) break;
        }
    }
}
bool check(int sta)
{
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        if( tri[sta][i] == 0) return false;
    }
    return true;
}
void Init()
{
    for(int i=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=n;j++)
            path[i][j] = INT_MAX;
}
int main()
{
    Gettri();
    while( scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF )
    {
        Init();
        while(m--)
        {
            int u,v,w; cin>>u>>v>>w;
            path[u][v] = path[v][u] = min(path[u][v],w);
        }

        int ans = INT_MAX;
        memset(dp,-1,sizeof(dp));
        for(int i=1;i<bit[n+1];i++)
        {
            for(int j=1;j<=n;j++) 
            {
                if( tri[i][j] ) {
                     if( i == bit[j] ) 
                     {
                         dp[j][i] = 0;
                         if(check(i)) ans = min(ans,dp[j][i]);
                     }
                     for(int k = 1;k<=n;k++)
                     {
                         if( tri[i][k] !=2 && path[j][k]!=INT_MAX && dp[j][i]!=-1 )
                         {
                             int sta = i + bit[k];
                             if(dp[k][sta]==-1) dp[k][sta] = dp[j][i] + path[j][k];
                             else
                                 dp[k][sta] = min( dp[k][sta] ,dp[j][i] + path[j][k]);
                             if(check(sta)) ans = min(ans,dp[k][sta]);
                         }
                     }
                }
            }
        }
        if(ans==INT_MAX) ans = -1;
        cout<<ans<<endl;
    }
    return 0;
}
<think>好的,我现在需要处理用户关于HDU OJ问题3001的请求。用户希望找到相关的解法或讨论。首先,我需要确认问题3001的具体内容,因为不同的OJ平台可能有不同的题目编号。HDU OJ是中国杭州电子科技大学的在线判题系统,所以首先我得查找该题目的具体信息。 问题3001的标题通常是“Travelling”或者类似的名称,因为常见的旅行商问题(TSP)题目编号可能接近这个。例如,HDU 3001可能是一个缩的动态规划问题,涉及每个城市最多访问两次的情况。用户可能需要缩和三进制的解法,因为传统的TSP问题使用二进制,但这里可能有访问次数限制。 接下来,我需要回忆或查找该题的具体要求。例如,题目可能要求访问所有城市,每个城市最多访问两次,求最短路径。这种情况下,态表示需要用三进制来记录每个城市的访问次数,而不是二进制的0或1。动态规划的态可能是dp[state][u],其中state是三进制数,表示各城市的访问次数,u是当前所在的城市。 然后,关于解法,可能需要用到三进制缩。因为每个城市有三个态:未访问、访问一次、访问两次。因此,态的总数是3^n,对于n=10的情况,3^10=59049,这在内存上是可行的。动态规划的转移需要考虑相邻节点的访问次数是否超过限制,并更新最短路径。 另外,用户可能需要代码示例。需要确保代码正确处理三进制态转换,可能涉及三进制数的每一位的提取和更新。例如,如何从当前态中提取某个城市的访问次数,并判断是否还能继续访问。 可能还需要考虑预处理三进制的各位权值,或者使用其他优化方法,比如优先队列(Dijkstra算法)来优化态转移,因为可能存在多个态需要按路径长度排序处理。 关于引用,用户提供的参考引用似乎与问题1454相关,可能与当前问题无关,但需要确保在回答中正确引用任何相关资源。可能需要查找HDU OJ上的讨论版或者已有的题解,但用户可能无法直接访问,所以应提供详细的解决思路。 最后,生成的相关问题可能涉及缩动态规划的技巧、三进制的实现方法、与其他TSP变体的比较,或者该问题的时间复杂度分析。需要确保这些问题能够帮助用户深入理解解题方法。</think>关于HDU OJ问题3001Travelling)的解法分析如下: ### 问题描述 该问题要求访问$n$个城市($n \leq 10$),每个城市最多访问2次,最终返回起点。求满足条件的最短路径长度,若无法完成返回$-1$[^1]。 ### 核心算法:三进制DP 1. **态设计** 定义$dp[state][u]$表示: - $state$:三进制数,每一位表示对应城市访问次数(0未访问,1访问1次,2访问2次) - $u$:当前所在城市 2. **态转移** 对每条边$u \rightarrow v$,检查: - 城市$v$的访问次数是否已达2次 - 更新后的态是否更优 转移方程: $$dp[new\_state][v] = \min(dp[new\_state][v], dp[state][u] + cost)$$ 3. **三进制处理技巧** - 预处理三进制权值数组$weight[12] = \{3^0,3^1,...,3^{10}\}$ - 通过取模运算提取某一位的值: ```python def get_digit(state, pos): return (state // weight[pos]) % 3 ``` ### 代码框架 ```python INF = float('inf') n, m = 10, 50 # 示例输入 weight = [3**i for i in range(12)] dp = [[INF]*n for _ in range(3**n)] # 初始化所有起点态 for i in range(n): dp[weight[i]][i] = 0 for state in range(3**n): for u in range(n): if dp[state][u] == INF: continue for v, cost in graph[u]: if get_digit(state, v) >= 2: continue new_state = state + weight[v] dp[new_state][v] = min(dp[new_state][v], dp[state][u] + cost) # 检查所有城市被访问过的态 min_cost = INF for state in valid_states: for u in range(n): min_cost = min(min_cost, dp[state][u] + cost[u][0]) # 返回起点 ``` ### 优化技巧 1. **预处理可行态**:提前筛选包含所有城市至少访问一次的态 2. **剪枝策略**:当当前路径长度已超过已知最优解时停止扩展 3. **邻接表优化**:使用邻接表存储边而非邻接矩阵
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