「一本通 1.4 例 2」[USACO3.2]魔板 Magic Squares

该博客介绍了如何利用广度优先搜索(BFS)解决USACO竞赛中关于魔板(Magic Squares)的问题。题目要求通过最少的基本操作(交换行、列旋转)将魔板从初始状态转换到目标状态。作者提供了C++代码实现,通过字符串处理和映射操作模拟魔板的变化,寻找最短操作序列。博客内容涉及算法设计和实现,适合对算法和编程感兴趣的读者阅读。

[USACO3.2]魔板 Magic Squares

题目背景

在成功地发明了魔方之后,鲁比克先生发明了它的二维版本,称作魔板。这是一张有8个大小相同的格子的魔板:

1 2 3 4
8 7 6 5

题目描述

我们知道魔板的每一个方格都有一种颜色。这8种颜色用前8个正整数来表示。可以用颜色的序列来表示一种魔板状态,规定从魔板的左上角开始,沿顺时针方向依次取出整数,构成一个颜色序列。对于上图的魔板状态,我们用序列(1,2,3,4,5,6,7,8)来表示。这是基本状态。

这里提供三种基本操作,分别用大写字母“A”,“B”,“C”来表示(可以通过这些操作改变魔板的状态):

“A”:交换上下两行;

“B”:将最右边的一列插入最左边;

“C”:魔板中央四格作顺时针旋转。

下面是对基本状态进行操作的示范:

A:

8  7  6  5
1  2  3  4

B:

4  1  2  3
5  8  7  6

C:

1  7  2  4
8  6  3  5

对于每种可能的状态,这三种基本操作都可以使用。

你要编程计算用最少的基本操作完成基本状态到目标状态的转换,输出基本操作序列。

输入格式

只有一行,包括8个整数,用空格分开(这些整数在范围 1——8 之间)不换行,表示目标状态。

输出格式

Line 1: 包括一个整数,表示最短操作序列的长度。

Line 2: 在字典序中最早出现的操作序列,用字符串表示,除最后一行外,每行输出60个字符。

输入输出样例

样例输入1

2 6 8 4 5 7 3 1 

样例输出1

7 
BCABCCB

说明/提示

题目翻译来自NOCOW。

USACO Training Section 3.2

思路

广搜+map去重 可以先把它当字符串处理,再找出ABC三种操作的规律,用函数模拟。map里存操作序列。

Code

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define fr(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++
P2730 [USACO3.2] Magic Squares 提交答案加入题单复制题目 提交 14.74k 过 7.34k 时间限制 1.00s 内存限制 125.00MB 题目编号 P2730 提供者 洛谷 难度 普及+/提高 历史分数 暂无 提交记录 查看题解 题目反馈 标签 USACO IOI 相关讨论进入讨论版 推荐题目 复制 Markdown 展开 进入 IDE 模式 题目背景 在成功地发明了方之后,鲁比克先生发明了它的二维版本,称作。这是一张有 8 个大小相同的格子的1234 8765 题目描述 我们知道的每一个方格都有一种颜色。这 8 种颜色用前 8 个正整数来表示。可以用颜色的序列来表示一种状态,规定从的左上角开始,沿顺时针方向依次取出整数,构成一个颜色序列。对于上图的状态,我们用序列 {1,2,3,4,5,6,7,8} 来表示。这是基本状态。 这里提供三种基本操作,分别用大写字母 A,B,C 来表示(可以过这些操作改变的状态): A:交换上下两行; B:将最右边的一列插入最左边; C:中央四格作顺时针旋转。 下面是对基本状态进行操作的示范: A: 8765 1234 B: 4123 5876 C: 1724 8635 对于每种可能的状态,这三种基本操作都可以使用。 你要编程计算用最少的基本操作完成基本状态到目标状态的转换,输出基本操作序列。 输入格式 只有一行,包括 8 个整数 a 1 ​ ,a 2 ​ ⋯a 8 ​ (1≤a 1 ​ ,a 2 ​ ⋯a 8 ​ ≤8),用空格分开,不换行,表示目标状态。 输出格式 第一行包括一个整数,表示最短操作序列的长度。 第二行在字典序中最早出现的操作序列,用字符串表示,除最后一行外,每行输出 60 个字符。 输入输出样 输入 #1复制 2 6 8 4 5 7 3 1 输出 #1复制 7 BCABCCB 说明/提示 题目翻译来自 NOCOW。 USACO Training Section 3.2 所有命名全用单个小写字母 用bfs
最新发布
07-12
这是一个经典的广度优先搜索(BFS)问题,要求从初始状态 `{1,2,3,4,5,6,7,8}` 过最少的 A/B/C 操作变换成目标状态。 我们使用 BFS 来遍历所有可能的状态,记录每一步的操作序列,并使用 `map` 或 `unordered_map` 来记录访问过的状态以避免重复搜索。 下面是完整的 C++ 实现代码: ```cpp #include <iostream> #include <queue> #include <unordered_map> #include <vector> #include <string> #include <algorithm> using namespace std; // 定义初始状态和目标状态 string start = "12345678"; string target; // 操作A:交换上下两行 string opA(const string& s) { string res = s; for (int i = 0; i < 4; ++i) swap(res[i], res[i + 4]); return res; } // 操作B:将最右边一列插入最左边 string opB(const string& s) { string res = s; res[0] = s[3]; res[1] = s[0]; res[2] = s[1]; res[3] = s[2]; res[7] = s[4]; res[6] = s[7]; res[5] = s[6]; res[4] = s[5]; return res; } // 操作C:中央四格顺时针旋转 string opC(const string& s) { string res = s; res[1] = s[4]; res[4] = s[5]; res[5] = s[2]; res[2] = s[1]; return res; } // BFS遍历 void bfs() { unordered_map<string, pair<char, string>> visited; queue<string> q; q.push(start); visited[start] = {&#39; &#39;, ""}; // 起始状态没有前驱 while (!q.empty()) { string curr = q.front(); q.pop(); if (curr == target) break; string nextA = opA(curr); string nextB = opB(curr); string nextC = opC(curr); if (visited.find(nextA) == visited.end()) { visited[nextA] = {&#39;A&#39;, curr}; q.push(nextA); } if (visited.find(nextB) == visited.end()) { visited[nextB] = {&#39;B&#39;, curr}; q.push(nextB); } if (visited.find(nextC) == visited.end()) { visited[nextC] = {&#39;C&#39;, curr}; q.push(nextC); } } // 构建路径 string path; string curr = target; while (curr != start) { path += visited[curr].first; curr = visited[curr].second; } reverse(path.begin(), path.end()); cout << path.size() << endl; for (int i = 0; i < path.size(); i += 60) { cout << path.substr(i, 60) << endl; } } int main() { vector<int> input(8); for (int i = 0; i < 8; ++i) { cin >> input[i]; target += to_string(input[i]); } if (start == target) { cout << 0 << endl; return 0; } bfs(); return 0; } ``` ### 解释: 1. **状态表示**: - 使用字符串 `"12345678"` 表示的当前状态。 - 用 `unordered_map<string, pair<char, string>>` 来记录每个状态是由哪个操作(A/B/C)从哪个前驱状态转移来的。 2. **操作函数**: - `opA()`:交换上下两行。 - `opB()`:将最右边的一列插入到最左边。 - `opC()`:中央四格顺时针旋转。 3. **BFS搜索**: - 从初始状态出发,广度优先地探索所有可达状态。 - 一旦找到目标状态,立即停止搜索。 4. **路径重建**: - 从目标状态回溯到初始状态,构建出操作路径。 5. **输出**: - 输出最短操作步数。 - 每行输出最多 60 个字符的操作序列。 --- ###
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

lvshu · 绿树

非常感谢您的搭讪

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值