BFS的思路总结。

本文主要介绍了使用数据结构队列实现搜索算法的过程。包括队列的初始化、目标元素的入队、判断队列状态并取出元素,以及如何确定搜索的方向等关键步骤。此外,还讲述了如何将未访问且在边界内的值加入队列,为下一轮搜索做准备。

1,主要运用数据结构队列。

2,初始化队列,把第一个要搜索的目标入队列。

3,判断队列是否为空,从队头取出相应的元素。

4,搜索方向,理解题意是几个方向的搜索。

5,把没有访问过的,不超过边界的值放入到队列当中,以此进行,下一次搜索的点。

当然可以,以下是本题解决方案的**核心思路总结**,清晰、系统地梳理了解题的关键逻辑和优化路径。 --- ## ✅ 问题核心:最小翻转次数变为“良好煎饼塔” ### 🎯 目标 将给定的长度为 $ N $ 的煎饼序列(由 A、B、C 组成)通过最少次数的 **前缀翻转操作**(即操作 $ k $:翻转前 $ k $ 个元素),变成一个“良好煎饼塔”。 > “良好”定义为:A 全在 B 上,B 全在 C 上 → 形如 `AAA...BBB...CCC...` --- ## 🔑 主要解题思路总结 ### 1. **理解目标结构:良好状态有限且可枚举** - 所有良好状态都是形如 A*B*C* 的字符串。 - 总共只有 $ O(N^2) $ 个(最多约 $ \frac{(N+1)(N+2)}{2} $),非常少。 - 因此我们可以**枚举所有合法的目标状态**。 --- ### 2. **逆向思维 + 多源 BFS(关键洞察)** - 操作是可逆的:翻转前 $k$ 个元素的操作是对称的。 - 所以我们不需要对每个查询单独搜索,而是: > **从所有“良好状态”出发,反向进行翻转操作,探索所有能到达的初始状态,并记录最小操作数。** - 这相当于构建一张“最短距离地图”:每个状态到最近良好状态的距离。 ✅ 这种**多源 BFS** 极大提升了效率,尤其适合 $Q$ 很大的情况。 --- ### 3. **预处理 + 查表响应查询** - 预处理阶段运行一次 BFS,计算出所有可达状态的最小操作次数。 - 查询阶段只需查表输出结果。 - 时间复杂度拆分: - 预处理:$O(3^N \cdot N)$,可行($N \leq 13$) - 查询:$O(Q)$,每条 $O(1)$ --- ### 4. **状态编码优化:字符串 → 整数** - 原始使用 `string` 作为哈希键效率低。 - 改用 **三进制编码** 将每个字符串转换为唯一整数: - `'A'=0`, `'B'=1`, `'C'=2` - 编码公式:$ \text{code} = \sum s_i \times 3^{N-1-i} $ - 状态总数不超过 $3^{13} \approx 1.6e6$,可用数组存储 ➡️ 使用 `vector<int> dist(total_states)` 替代 `unordered_map<string, int>` ➡️ 实现真正的 $O(1)$ 访问 --- ### 5. **算法流程概览** ```text Step 1: 枚举所有良好状态(A*B*C* 形式) Step 2: 将它们编码为整数,加入 BFS 队列,距离为 0 Step 3: BFS 扩展:对每个状态尝试所有 k=2..N 的前缀翻转 → 得到新状态 → 若未访问,更新距离并入队 Step 4: 所有查询直接通过 encode(s) 查 dist 数组返回答案 ``` --- ### 6. **时间与空间复杂度** | 项目 | 复杂度 | 说明 | |------|--------|------| | 状态总数 | $3^N$ | $N=13$ 时约 160 万 | | 每状态扩展 | $N-1$ 次操作 | 翻转前 $k$ 个 | | BFS 总时间 | $O(3^N \cdot N)$ | 可接受 | | 空间 | $O(3^N)$ | 使用整型数组高效存储 | | 查询总时间 | $O(Q)$ | 每次查表 $O(1)$ | --- ### 7. **为什么这个方法高效?** - 利用了 **小规模 $N$** 的特性(指数级状态仍可控) - 利用了 **操作可逆性** 和 **多目标统一处理** - 避免了对每个查询重复搜索 - 通过 **整数编码 + 数组存储** 实现极致性能优化 --- ## ✅ 总结一句话: > 我们通过**枚举所有目标状态**,利用**多源 BFS 反向扩展**,结合**三进制编码与数组查表**,实现了对十万级查询的高效响应,将复杂的最小翻转问题转化为一次性的图搜索 + 快速查询。 ---
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