习题(15-12) 鸡蛋的硬度

本文介绍了一个有趣的算法问题,源于一种奇特的比赛——测试鸡蛋硬度。通过分析不同数量的鸡蛋和楼层高度,探讨如何用最少的尝试次数找出鸡蛋硬度的最佳策略。

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描述
最近XX公司举办了一个奇怪的比赛:鸡蛋硬度之王争霸赛。参赛者是来自世界各地的母鸡,比赛的内容是看谁下的蛋最硬,更奇怪的是XX公司并不使用什么精密仪器来测量蛋的硬度,他们采用了一种最老土的办法--从高度扔鸡蛋--来测试鸡蛋的硬度,如果一次母鸡下的蛋从高楼的第a层摔下来没摔破,但是从a+1层摔下来时摔破了,那么就说这只母鸡的鸡蛋的硬度是a。你当然可以找出各种理由说明这种方法不科学,比如同一只母鸡下的蛋硬度可能不一样等等,但是这不影响XX公司的争霸赛,因为他们只是为了吸引大家的眼球,一个个鸡蛋从100层的高楼上掉下来的时候,这情景还是能吸引很多人驻足观看的,当然,XX公司也绝不会忘记在高楼上挂一条幅,写上“XX公司”的字样--这比赛不过是XX公司的一个另类广告而已。 
勤于思考的小A总是能从一件事情中发现一个数学问题,这件事也不例外。“假如有很多同样硬度的鸡蛋,那么我可以用二分的办法用最少的次数测出鸡蛋的硬度”,小A对自己的这个结论感到很满意,不过很快麻烦来了,“但是,假如我的鸡蛋不够用呢,比如我只有1个鸡蛋,那么我就不得不从第1层楼开始一层一层的扔,最坏情况下我要扔100次。如果有2个鸡蛋,那么就从2层楼开始的地方扔……等等,不对,好像应该从1/3的地方开始扔才对,嗯,好像也不一定啊……3个鸡蛋怎么办,4个,5个,更多呢……”,和往常一样,小A又陷入了一个思维僵局,与其说他是勤于思考,不如说他是喜欢自找麻烦。 
好吧,既然麻烦来了,就得有人去解决,小A的麻烦就靠你来解决了:)

关于输入
输入包括多组数据,每组数据一行,包含两个正整数n和m(1<=n<=100,1<=m<=10),其中n表示楼的高度,m表示你现在拥有的鸡蛋个数,这些鸡蛋硬度相同(即它们从同样高的地方掉下来要么都摔碎要么都不碎),并且小于等于n。你可以假定硬度为x的鸡蛋从高度小于等于x的地方摔无论如何都不会碎(没摔碎的鸡蛋可以继续使用),而只要从比x高的地方扔必然会碎。 对每组输入数据,你可以假定鸡蛋的硬度在0至n之间,即在n+1层扔鸡蛋一定会碎。

关于输出
对于每一组输入,输出一个整数,表示使用最优策略在最坏情况下所需要的扔鸡蛋次数。

例子输入
100 1

100 2
例子输出
100
14
提示
最优策略指在最坏情况下所需要的扔鸡蛋次数最少的策略。 
如果只有一个鸡蛋,你只能从第一层开始扔,在最坏的情况下,鸡蛋的硬度是100,所以需要扔100次。如果采用其他策略,你可能无法测出鸡蛋的硬度(比如你第一次在第二层的地方扔,结果碎了,这时你不能确定硬度是0还是1),即在最坏情况下你需要扔无限次,所以第一组数据的答案是100。 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int max(int x, int y)
{
	return (x > y) ? x : y;
}

int f(int n, int m) /* n层楼m个鸡蛋所需的次数 */
{
	if (m == 1)
		return n;	/* 1个鸡蛋只能从一楼开始一层一层试,最多需要n次 */
	else if (n <= 1)
		return n;	/* 1层楼最多只要扔一次 */
	else
	{
		static int answer[101][11];	/* 用于存储已经计算的结果 */
		if (answer[n][m])	/* 如果之前已经计算并存储,则直接读取,无需再次计算 */
		{
			return answer[n][m];
		}
		else
		{
			int times = 9999;
			int j;
			for (j = 1; j <= n; j++)	/* 考虑所有策略,选取最优解 */
			{
				int x = f(j - 1, m);	/* 如果没有碎,接着用这m个鸡蛋测试下面的(j-1)层 */
				int y = f(n - j, m - 1);	/* 如果蛋碎了,接着用剩下的(m-1)个鸡蛋测试上面的(n-j)层 */
				int z = 1 + max(x, y);	/* 要考虑最坏情况 */
				if (z < times)	/* 发现更优的策略 */
					times = z;
			}
			return answer[n][m] = times;	/* 存储计算结果,以备下次直接读取 */
		}		
	}
}

int main()
{
	int n = 100, m = 2;
	while (scanf("%d%d", &n, &m) == 2)
	{
		printf("%d\n", f(n, m));
	}
	return 0;
}
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