7-8 哈利·波特的考试(25 分)(C语言版)

该博客介绍了如何运用Floyd算法解决一个与哈利·波特魔法世界相关的编程问题。在这个问题中,哈利需要确定携带哪种动物进入考场,以便能够以最短的咒语长度将动物变形成任何其他动物。输入包括动物数量和魔咒信息,通过构建无向带权图并应用Floyd算法找出最优解。如果无法完成所有变形,输出0。代码示例展示了C语言实现的详细过程。

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7-8 哈利·波特的考试(25 分)(C语言版)

问题描述

哈利·波特要考试了,他需要你的帮助。这门课学的是用魔咒将一种动物变成另一种动物的本事。例如将猫变成老鼠的魔咒是haha,将老鼠变成鱼的魔咒是hehe等等。反方向变化的魔咒就是简单地将原来的魔咒倒过来念,例如ahah可以将老鼠变成猫。另外,如果想把猫变成鱼,可以通过念一个直接魔咒lalala,也可以将猫变老鼠、老鼠变鱼的魔咒连起来念:hahahehe。

现在哈利·波特的手里有一本教材,里面列出了所有的变形魔咒和能变的动物。老师允许他自己带一只动物去考场,要考察他把这只动物变成任意一只指定动物的本事。于是他来问你:带什么动物去可以让最难变的那种动物(即该动物变为哈利·波特自己带去的动物所需要的魔咒最长)需要的魔咒最短?例如:如果只有猫、鼠、鱼,则显然哈利·波特应该带鼠去,因为鼠变成另外两种动物都只需要念4个字符;而如果带猫去,则至少需要念6个字符才能把猫变成鱼;同理,带鱼去也不是最好的选择。

输入格式:

输入说明:输入第1行给出两个正整数N (≤100)和M,其中N是考试涉及的动物总数,M是用于直接变形的魔咒条数。为简单起见,我们将动物按1~N编号。随后M行,每行给出了3个正整数,分别是两种动物的编号、以及它们之间变形需要的魔咒的长度(≤100),数字之间用空格分隔。

输出格式:

输出哈利·波特应该带去考场的动物的编号、以及最长的变形魔咒的长度,中间以空格分隔。如果只带1只动物是不可能完成所有变形要求的,则输出0。如果有若干只动物都可以备选,则输出编号最小的那只。

输入样例:

6 11
3 4 70
1 2 1
5 4 50
2 6 50
5 6 60
1 3 70
4 6 60
3 6 80
5 1 100
2 4 60
5 2 80

输出样例:

4 70

分析

  • 本题的本质是通过Floyd算法来解决动态规划问题。
  • 具体实现时将每个动物转化为一个点,咒语转化为点之间的边,咒语长度转化为边的权值,通过邻接矩阵构建无向带权图,具体实现中需要将每个点与其他点的最大路径求出,进而在所求的最大路径中找到最小值,该最小值对应的节点即目标节点。
  • 需要注意的是,在通过循环求每个点与其他点的最大路径时需要跳过节点本身,因为每个节点与自身的路径长度记为无穷大。
  • 同时,若在寻找最大路径时得到了无穷大,即代表所有节点不属于同一个连通分量,因此需要输出0。

代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define N 100
#define MAX 0x3f3f3f3f  //表示正无穷大

void Floyd(int length[N][N], int n)   //实现Floyd算法
{
    int i, j, k;
    for(k=0;k<n;k++)
        for(i=0;i<n;i++)
            for(j=0;j<n;j++)
                if(length[i][j] > length[i][k] + length[k][j])  
                	length[i][j] = length[i][k] + length[k][j];
}

int main()
{
    int length[N][N], m, n, i, j;
    //将无向带权图的邻接矩阵每个元素初始化为正无穷大
    memset(length, MAX, sizeof(length));  
    scanf("%d %d", &n, &m);
    for(i=0;i<m;i++){
        int a,b,c;
        scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);
        length[a-1][b-1]=c;   //构造无向带权图的邻接矩阵
        length[b-1][a-1]=c;
    }
    Floyd(length, n);   //调用Floyd算法
    int min_max = MAX, pos_r;
    for(i=0;i<n;i++){
        int max = 0;
        for(j=0;j<n;j++){
            if(max == MAX){   //存在无穷大路径
                printf("0");
                return 0;
            }
            if(i != j && max < length[i][j])  //不与自身到自身的路径比较
                max = length[i][j];  //记录该点与其他点的路径的最大值
        }
        if(max < min_max){   //记录所有最大值中的最小值以及其对应的下标
            min_max = max;
            pos_r = i;
        }
    }
    printf("%d %d", pos_r+1, min_max);
    return 0;
}
### 关于哈利波特主题的PTA C++编程题目 针对特定主题如“哈利波特”的编程练习,在 PTA 平台上的官方类中可能不会直接以该名称作为标签。然而,可以建议通过一些具有故事背景的任务来模拟此类场景。 对于希望找到带有魔法学校情境设定的编程挑战,推荐关注以下几个方面: #### 数据结构应用实例 - **霍格沃茨学院院帽**:设计一个程序实现新生入学时根据性格特征配到不同学院的功能。这可以通过定义学生类及其属性,并利用条件判断语句完成逻辑处理[^1]。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Student { public: string name; int bravery, intelligence, loyalty; // 特质评 void assignHouse() { if(bravery >= 8 && intelligence < 7){ cout << "Gryffindor"; }else if(intelligence >= 8){ cout << "Ravenclaw"; } // 更多支... } }; ``` #### 算法实践案例 - **魔药配制优化问题**:给定一系列原材料以及所需数量,计算最小成本购买方案。此题涉及背包算法变种,适合用于训练动态规划技巧[^2]。 ```cpp // 动态规划求解最低花费 int minCostToBuyIngredients(vector<int>& prices, vector<vector<int>>& needs) { map<vector<int>, int> memo; function<int(const vector<int>&)> dfs = [&](const vector<int>& remainNeeds)->int{ auto it = memo.find(remainNeeds); if(it != end(memo)) return (*it).second; bool allZero = true; for(auto need : remainNeeds) {if(need!=0){allZero=false;break;}} if(allZero) return 0; int res = INT_MAX / 2; for (auto& offer : offers) { vector<int> newRemainNeeds = remainNeeds; bool validOffer = true; for (size_t i=0;i<newRemainNeeds.size();i++) { newRemainNeeds[i]-=offer[i]; if(newRemainNeeds[i]<0) {validOffer=false;break;} } if(validOffer) res=min(res,dfs(newRemainNeeds)+prices[idx]); } memo.insert({remainNeeds,res}); return res; }; } ``` 尽管上述例子并非严格意义上的“哈利波特”专题试题,但是它们确实融入了一些与原著相似的情节元素,使得学习过程更加有趣味性和沉浸感。同时这些题目也涵盖了重要的计算机科学概念和技术要点。
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