LuoguP1941[NOIP2014] 飞扬的小鸟 解题报告【背包型DP】

本文解析了FlappyBird游戏的简化版算法挑战,详细介绍了如何利用动态规划解决小鸟通过管道的问题,包括状态转移和最优解求解过程。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

题目描述
Flappy Bird 是一款风靡一时的休闲手机游戏。玩家需要不断控制点击手机屏幕的频率来调节小鸟的飞行高度,让小鸟顺利通过画面右方的管道缝隙。如果小鸟一不小心撞到了水管或者掉在地上的话,便宣告失败。
为了简化问题,我们对游戏规则进行了简化和改编:
游戏界面是一个长为 n ,高为m的二维平面,其中有 k 个管道(忽略管道的宽度)。
小鸟始终在游戏界面内移动。小鸟从游戏界面最左边任意整数高度位置出发,到达游戏界面最右边时,游戏完成。
小鸟每个单位时间沿横坐标方向右移的距离为1 ,竖直移动的距离由玩家控制。如果点击屏幕,小鸟就会上升一定高度 X ,每个单位时间可以点击多次,效果叠加;
如果不点击屏幕,小鸟就会下降一定高度Y。小鸟位于横坐标方向不同位置时,上升的高度 X 和下降的高度Y 可能互不相同。
小鸟高度等于 0 或者小鸟碰到管道时,游戏失败。小鸟高度为m时,无法再上升。
现在,请你判断是否可以完成游戏。如果可以 ,输出最少点击屏幕数;否则,输出小鸟最多可以通过多少个管道缝隙。
输入输出格式
输入格式:
输入文件名为 bird.in 。
第1 行有3 个整数 n,m,k ,分别表示游戏界面的长度,高度和水管的数量,每两个整数之间用一个空格隔开;
接下来的 n 行,每行2 个用一个空格隔开的整数X Y ,依次表示在横坐标位置0~ n1 上玩家点击屏幕后,小鸟在下一位置上升的高度 X ,以及在这个位置上玩家不点击屏幕时,小鸟在下一位置下降的高度Y
接下来 k 行,每行3 个整数P L H,每两个整数之间用一个空格隔开。每行表示一个管道,其中 P 表示管道的横坐标,L表示此管道缝隙的下边沿高度为 L H表示管道缝隙上边沿的高度(输入数据保证 P 各不相同,但不保证按照大小顺序给出)。
输出格式:
输出文件名为bird.out 。
共两行。
第一行,包含一个整数,如果可以成功完成游戏,则输出1,否则输出 0
第二行,包含一个整数,如果第一行为1,则输出成功完成游戏需要最少点击屏幕数,否则,输出小鸟最多可以通过多少个管道缝隙。
输入输出样例
输入样例#1:
10 10 6
3 9
9 9
1 2
1 3
1 2
1 1
2 1
2 1
1 6
2 2
1 2 7
5 1 5
6 3 5
7 5 8
8 7 9
9 1 3
输出样例#1:
1
6
输入样例#2:
10 10 4
1 2
3 1
2 2
1 8
1 8
3 2
2 1
2 1
2 2
1 2
1 0 2
6 7 9
9 1 4
3 8 10
输出样例#2:
0
3
说明
【输入输出样例说明】
如下图所示,蓝色直线表示小鸟的飞行轨迹,红色直线表示管道。
【数据范围】
对于 30 的数据: 5n105m10k=0 ,保证存在一组最优解使得同一单位时间最多点击屏幕 3 次;
对于50的数据: 5n205m10 ,保证存在一组最优解使得同一单位时间最多点击屏幕 3 次;
对于70的数据: 5n10005m100
对于 100 的数据: 5n100005m10000k<n0<X<m0<Y<m0<P<n0L<HmL+1<H
解题报告
对于一个竖直平面,我们可以认为有两种物品:一是代价为 Yi ,价值为 1 的物品,二是代价为Xi,价值为 0 的物品。该竖直平面的状态可以有上一个竖直平面转移过来。我们想要知道,到达最终的那个竖直平面需要的最少价值。

我们定义dp[i][j]表示第 i 个竖直平面,到达j的高度所需要的最小代价。
考虑转移。显然 dp[i][j] 可以转移到 dp[i+1][j+x[i]] (即不点击屏幕)或 dp[i+1][jky[i]] (点击k下屏幕)。由于是要取min,初始值赋+inf(推荐使用1e9),答案就在 dp[n]i],0<=i<=m 里面。
代码如下:

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N=10000,M=1000,inf=1e9;
struct node
{
    int lf,rg;
    bool flag;
}h[N+5];
int n,m,k,lim;
int x[N+5],y[N+5],dp[N+5][M+5];
int main()
{
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&k);
    for(int i=1;i<=n;i++)
    for(int j=1;j<=m;j++)dp[i][j]=inf;
    for(int i=0;i<=n-1;i++)scanf("%d%d",&x[i],&y[i]);
    for(int i=1;i<=k;i++)
    {
        int pos;
        scanf("%d",&pos),h[pos].flag=1;
        scanf("%d%d",&h[pos].lf,&h[pos].rg);
    }
    for(int i=0;i<=n-1;i++)
    {
        int head=1,tail=m;
        if(h[i].flag)head=h[i].lf+1,tail=h[i].rg-1;
        for(int j=tail;j>=head;j--)
        {
            if(dp[i][j]>=inf)continue;
            lim=i;
            dp[i+1][j-y[i]]=min(dp[i+1][j-y[i]],dp[i][j]);
            int step=(m-j)/x[i]+1;
            for(int k=1;k<=step;k++)
            if(dp[i+1][min(m,j+k*x[i])]>dp[i][j]+k)dp[i+1][min(m,j+k*x[i])]=dp[i][j]+k;
            else break;
        }
    }
    int ans=inf;
    for(int i=1;i<=m;i++)ans=min(ans,dp[n][i]);
    if(ans==inf)
    {
        int num=0;
        for(int i=0;i<=lim;i++)if(h[i].flag)num++;
        printf("0\n%d\n",num);
        return 0;
    }
    printf("1\n%d\n",ans);
    return 0;
}
一、 本课题的研究意义 如今,游戏风行的程度,是第一台电子游戏机的研制者诺兰?布什纳尔先生始料不及的。在全世界最大的城市,直至最小的村庄,从纽约最辉煌的游乐场,到高加索最小的乡镇儿童娱乐点,在千家万户,正在进行着千千万万这样的“战斗”,伴随着无数成功与失败,兴奋与懊丧。游戏机带来了一个全球性的疯狂症,其他任何娱乐与之相比都望尘莫及。然而,究竟是什么原因使游戏机如此风行呢? 在回顾了游戏机发展简史之后,我们不难悟出,技术进步在游戏机发展过程中起到了极大的促进作用。但是,技术进步绝不是游戏机风行的唯一因素。随着终端设备开发能力的加强,作为娱乐终端的游戏也得到了很大程度的发展。这也加速了游戏在全球风行程度,所以对于游戏的研究和设计具有很重要的意义,这也是本课题研究的意义所在。 用java语言来设计一个游戏,不同于现在的大网络游戏手机游戏,也不同于其他的小的单机控制程序,它对游戏编写者对java语言特点认知、语法运用、工作模式、面向对象的理解的把握都提出了更高的要求,特别是在游戏运行当中对外部按键的处理,各子程序的调用流程,先后顺序等码的复杂程度也都是一般程序不能比的。可以这样说,能完整的编出游戏,并可以稳定运行,会让我们对游戏有一个更深刻的认识;对游戏编写的难度有一个更切身的理解;对自己的编程能力及逻辑思维能力有一个很大的提高;再一次看到了java语言的面向对象性、动态性、高性能性,相信对java语言的学习也不无帮助。 二、课题的国内外开发动态 随着人们生活质量的不断提高以及个人电脑和网络的普及,人们的业余生活质量要求也在不段提高,选择一款好玩、精美、画面、品质优良的休闲游戏已经成为一种流行的休闲方式。可以说在人们的日常生活中,除了工作,学习,玩一款自己喜欢的游戏正在成为一种时尚。所以,开发一款大家都比较喜欢的,高品质的休闲游戏,将会收到人们的普遍欢迎。让人们在工作学习之余,享受游戏的快乐,也是一款游戏真正成功的意义。Java是一种简单的,面向对象的,分布式的,健壮的,安全的,可移植的,性能很优异的语言。Java是休闲互动游戏开发的先导语言,使用java作为开发工具,是一种很理性的选择。 三、课题的基本内容 这是一款十分变态虐心的休闲游戏游戏主打像素风格,粗看画面十分简陋,,游戏中玩家需要点击屏幕操作一只小鸟在类似《超级马里奥》的绿色管道改变的数字中穿行,游戏的方式是飞翔的小鸟带数字和2048游戏的结合体,要是不幸小鸟带的数字碰到不对应的数字障碍,或者不点击屏幕就直接Game Over。游戏里对小鸟的触碰判定非常严格,只要稍微节奏慢少许或者快了一点就会结束。由于游湖完全没有道具辅助,很多时候开局连第一个障碍也过不了就不得不重来。虽然只是一款小游戏,玩法也不特别,不过却抓住了玩家输不起的心理,用超高难度吸引玩家来挑战。 四、拟需要解决的主要问题 飞翔的小鸟+2048小游戏开发的技术难点主要两个方面:一是界面的布局;二是游戏数据的安排。游戏很注重玩家的感受,所以界面的布局很重要,其次数据的显示在一个游戏的玩耍中也很重要,合理规划设计,开发出让玩家享受的游戏。正确理解实际运行中玩家的感受,解决游戏中模块的科学划分与结构组织,更好更快的开发设计游戏。 五、课题设计的实现方案 (1)本游戏开发语言的选 飞翔的小鸟游戏以纯java语言来开发编写。Java是由Sun Microsystems公司推出的Java面向对象程序设计语言(以下简称Java语言)和Java平台的总称。由James Gosling和同事们共同研发,并在1995年正式推出。Java最初被称为Oak,是1991年为消费类电子产品的嵌入式芯片而设计的。1995年更名为Java,并重新设计用于开发Internet应用程序。用Java实现的HotJava浏览器(支持Java applet)显示了Java的魅力:跨平台、动态Web、Internet计算。从此,Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展,常用的浏览器均支持Javaapplet。另一方面,Java技术也不断更新。Java自面世后就非常流行,发展迅速,对C++语言形成有力冲击。在全球云计算和移动互联网的产业环境下,Java更具备了显著优势和广阔前景。 (2)本游戏开发工具的选择 飞翔的小鸟游戏使用的开发工具是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台eclipse来开发实现。Eclipse 是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。就其本身而言,它只是一个框架和一组服务,用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是,Eclipse 附带了一个标准的插件集,包括Java开发工具(Java Development Kit,JDK)。Eclipse是著名的跨平台的自由集成开发环境(IDE)。最初主要用来Java语言开发,通过安装不同的插件Eclipse可以支持不同的计算机语言,比如C++和Python等开发工具。Eclipse的本身只是一个框架平台,但是众多插件的支持使得Eclipse拥有其他功能相对固定的IDE软件很难具有的灵活性。许多软件开发商以Eclipse为框架开发自己的IDE。 六、研究方法 该毕业设计采用的研究方法主要有文献法和调查法。该毕业设计具体功能的获取过程主要使用文献法和走访调查法,通过网络调查和查阅网络资料来具体确定该软件的功能需求细节;在软件开发过程中,解决技术问题使用的方法是文献法,通过查阅课本、图书馆资料和网络在线文献等,解决在软件开发过程中的技术问题,比如数据库、建模工具的使用、软件测试等。 七、选题的特色及创新点 选题的特色:本毕业设计的开题经过走访调查和文献查阅等多种方式,基本可以与现实的需求相一致,并能体现用所学的知识和计算机技术解决实际问题。 选题的创新点:该选题采用的均是计算机成熟的技术,在计算机技术方面并没有体现创新点,但是通过完成该毕业设计,可以使得自己对计算机软件开发由更深的认识,积极培养自己的创新意识。
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