HDU2059

这篇博客讲述了兔子与乌龟的一场高科技赛跑,乌龟借助电动车和充电站试图战胜恒速奔跑的兔子。通过动态规划的方法,分析了乌龟在每个充电站的最佳策略,以确定乌龟能否赢得比赛。代码示例展示了如何使用C++实现动态规划求解这一问题。

超级详细

题目

据说在很久很久以前,可怜的兔子经历了人生中最大的打击——赛跑输给乌龟后,心中郁闷,发誓要报仇雪恨,于是躲进了杭州下沙某农业园卧薪尝胆潜心修炼,终于练成了绝技,能够毫不休息得以恒定的速度(VR m/s)一直跑。兔子一直想找机会好好得教训一下乌龟,以雪前耻。
最近正值HDU举办50周年校庆,社会各大名流齐聚下沙,兔子也趁此机会向乌龟发起挑战。虽然乌龟深知获胜希望不大,不过迫于舆论压力,只能接受挑战。
比赛是设在一条笔直的道路上,长度为L米,规则很简单,谁先到达终点谁就算获胜。
无奈乌龟自从上次获胜以后,成了名龟,被一些八卦杂志称为“动物界的刘翔”,广告不断,手头也有了不少积蓄。为了能够再赢兔子,乌龟不惜花下血本买了最先进的武器——“"小飞鸽"牌电动车。这辆车在有电的情况下能够以VT1 m/s的速度“飞驰”,可惜电池容量有限,每次充满电最多只能行驶C米的距离,以后就只能用脚来蹬了,乌龟用脚蹬时的速度为VT2 m/s。更过分的是,乌龟竟然在跑道上修建了很多很多(N个)的供电站,供自己给电动车充电。其中,每次充电需要花费T秒钟的时间。当然,乌龟经过一个充电站的时候可以选择去或不去充电。
比赛马上开始了,兔子和带着充满电的电动车的乌龟并列站在起跑线上。你的任务就是写个程序,判断乌龟用最佳的方案进军时,能不能赢了一直以恒定速度奔跑的兔子。

解析

如何分析这道题,首先这个题默认是电动车有电速度 > 没电速度

然后比赛开始起点时是满电的,所以你可以看成从起点到后面的任何一个充电站,它至少有一次是按有电的方式行驶
你实际去用贪心去想,你会发现对于每个站点,从它前面的任何一个站点充不充电都可能是最优解

所以对于你所在的当前站点j你要考虑它最后一次充电可能是在前面的任何一个i ( 0 < i < j) 充电(起点不充电)之后就不再充电到达 j

假设j最后一次站点i充电出发,那么可以发现,到站点i的决策方案,和最短时间是不影响后面的站点的决策的(无后效性)

到达j的最短时间为 到达最后一次充电站点i的最短时间(满足最优子结构) + (在i站点的充电一次的时间 + i~j有电驾驶时间 + i~j无电脚蹬时间)

对于每个站点i我们都有两种选择 充电 或 不充电, 暴力是 2^N(N充电站个数)

我们对dp[i]的状态定义是 集合:从起点到i的所有策略中的最短时间,对于所有方案我们只考虑最短时间,这本身就消除了一部分子问题,最短时间的方案也可能有多种,我们只看最短时间即可,不考虑它是用的哪种方案,所以有(重复子问题),并且可以消除重复子问题

N 只有100 所以对于每个站点都可以枚举它是从前面的哪个站点充电加速来的(包括从起点,也就是一次也不充电)时间复杂度上是可行的

假设j站点从i站点充电加速到j站点,那么
dp[j] = min(dp[j]原来求得的最短时间, dp[i] + y 到i站点的最短时间 + i ~ j充电时间(起点不用充电) + 有电驾驶时间
对于每个充电站初始化的时候是从起点满电且不充电来的,使得答案已经包含了不充电的情况

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const double inf = 1e12;
double dp[120];//存从起点到达 1 - n 个加油站的最短时间
double a[120];//存加油站坐标

int main(){
    //freopen("in.txt","r",stdin);
    //freopen("out.txt","w",stdout);
    double L,C,T,vr,vt1,vt2;
    int N;
    while(cin >> L >> N >> C >> T >> vr >> vt1 >> vt2){//多组样例输入所以用while(cin >> >> >> )
        for(int i = 1; i <= N; ++i)//输入n个加油站坐标
            cin >> a[i];
        a[N + 1] = L;//因为要求到终点的时间,状态转移过程中会用到组后一个加油站到终点的距离,所以把终点位置放到末尾
        for(int i = 1; i <= N + 1; ++i)//初始化为时间为inf 这里dp[0]表示起点,全局变量默认初始化为0,所以不用赋值
            dp[i] = inf;
        for(int i = 0; i <= N; ++i){//对j点枚举,前面的每个i站点开始充电到j站点所花的时间
            
            for(int j = 1; j <= N + 1; ++j){
                double d = a[j] - a[i];
                double y = min(d,C)/vt1 + ( d - min(d,C) )/vt2;//有点所花时间 + 没电所花时间
                if(i)  y += T;//i == 0 时看成从起点出发,不用花上冲电的时间,否则要花充电时间
                dp[j] = min(dp[j], dp[i] + y);//原来得到所花的最小时间,和现在新的到的时间中选小的那个
            }
        }
        if(dp[N + 1] > L/vr)//如果乌龟花的时间 > 兔子花的时间
            cout << "Good job,rabbit!" << '\n' ;
        else cout << "What a pity rabbit!" << '\n' ;
    }

    return 0;
}
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