Robots Crossing River hiho一下第175周

本文探讨了一种特定的机器人过河问题,目标是最小化三种不同类型的机器人从起点A经过B到达C所需的时间。文章详细解释了解决该问题的策略,包括如何在不同条件下最大化每次运输的机器人数量,以达到最优解。

题意: 三种机器人过河,也就是到从 A 到 B 再到 C。从 A 到 B 只有一艘船,从 B 到 C也只有一艘船。船载着机器人在 A、B 之间往返需要花费 2 小时,不载机器人在 A、B 之间往返需要花费 1 小时。船载着机器人在 B、C 之间往返需要花费 4 小时,不载机器人在 B、C 之间往返需要花费 2 小时。
并且还给出了一些限制条件:
1. 每艘船最多载 20 个机器人。
2. 如果船上的机器人数量超过 15,则船上每种机器人的数量不得超过船上机器人总数的一半。
3. B 处最多停留 35 个机器人。
现在要求最优方案下的最小时间。

思路: 分析后能发现从 A 到 B 的时间是从 B 到 C 的时间的一半,所以 A、B 之间运得快,B、C 之间运得慢。所以总时间是以 B、C 之间的运输时间决定的,通过画图我们可以发现总时间其实就是 B、C 之间的运送次数乘上 6h 。
这里写图片描述
我们要求一个最优的分配策略,其中每次尽可能多地运送机器人则是宗旨。
设机器人有 x、y、z 三种,并且假设数量上 x>=y>=z。
如果 x 的数量不超过机器人总数的一半的话,就可以每次都运 20 个机器人了。

xx+y+z2xy+z

所以当 xy+z 时,可以每次都运 20 个机器人,知道运完为止。

x>y+z 时,还是尽量多地一次运 20 个机器人。
1. 当一次运 20 个机器人时,某一种机器人最多运 10 个。如果刚开始让 y 或 z 中的一类每次运十个,则由于 x 最多,则最后肯定剩的是 x,然后剩下的 x 类机器人只能每次运 15 个,不是最优。
2. 所以刚开始要让 x 类的机器人每次运十个,然后剩下的十个名额分配给 y 和 z。设到后来剩下的一波 y 和 z 的数量和为 k,如果 k<=7,则 x 类的只能加入 15-k 个机器人,否则就过半了;如果 k>=8,则 x 类的可以加入 k 个机器人,这样才不会过半。y 和 z 运完后,剩下的 x 类的机器人就只能每波运 15 个了。

代码:

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<stack>
#include<queue>
#include<utility>
#include<vector>
#include<cmath>
#include<set>
#include<map>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<sstream>
using namespace std;
typedef long long LL;

int a, b, c;
int x, y, z;

int main()
{
    while(scanf("%d%d%d", &a, &b, &c) == 3){
        x = max(max(a,b), c);
        if(x == a){y = b; z = c;}
        else if(x == b){y = a; z = c;}
        else if(x == c){y = a; z = b;}

        int times = 0;
        if(x <= y+z){
            int sum = x+y+z;
            while(sum > 0){
                times++;
                sum -= 20;
            }
        }
        else{
            int yz = y+z;
            while(yz>=10){
                times++;
                yz -= 10;
                x -= 10;
            }
            if(yz <= 7){
                times++;
                x -= 15-yz;
            }
            else{
                times++;
                x -= yz;
            }
            while(x > 0){
                times++;
                x -= 15;
            }
        }

        printf("%d\n", times*6);
    }
    return 0;
}
### M-C 过河问题 Python 实现 M-C (传教士与食人族) 问题是经典的图遍历问题之一。该问题的目标是在不违反约束条件的情况下,将三个传教士和三个食人族安全渡过河流。 #### 定义状态空间表示法 为了便于处理,可以定义一个元组 `(m, c, b)` 来描述当前的状态: - `m` 表示左岸的传教士数量 - `c` 表示左岸的食人族数量 - `b` 是布尔值,指示船是否在左岸 (`True`) 或右岸 (`False`) 合法状态需满足两个条件: 1. 左右两岸都不能让食人族的数量超过传教士的数量 2. 所有人员数目应在合理范围内(0到3之间)[^1] ```python from collections import deque def is_valid_state(state): m, c, _ = state right_m = 3 - m right_c = 3 - c if not all([0 <= i <= 3 for i in [m, c, right_m, right_c]]): return False if m != 0 and m < c or right_m != 0 and right_m < right_c: return False return True ``` #### 广度优先搜索算法实现 通过广度优先搜索(BFS),可以从初始状态出发逐步探索所有可能的动作组合直到找到解决方案为止。 ```python def solve_mc_problem(): start_state = (3, 3, True) goal_state = (0, 0, False) visited_states = set() queue = deque([(start_state, [])]) while queue: current_state, path = queue.popleft() if current_state == goal_state: return path if current_state in visited_states: continue visited_states.add(current_state) possible_moves = [(i,j) for i in range(3) for j in range(3) if 1<=i+j<=2] for move in possible_moves: next_state = get_next_state(current_state, move) if is_valid_state(next_state): new_path = list(path) new_path.append((current_state, move)) queue.append((next_state, new_path)) def get_next_state(state, action): m, c, boat_side = state mm, cc = action if boat_side: return (m-mm, c-cc, False) else: return (m+mm, c+cc, True) ``` 此代码实现了完整的MC问题求解过程并返回从起始位置到达目标位置所需的移动序列[^2]。
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