守望者的逃离---动态规划、贪心法

本文介绍了一个关于守望者逃离荒岛的问题,利用贪心算法进行求解。守望者需要通过跑步、闪烁和休息来最大化每秒的移动距离,并在有限时间内尽可能远离即将沉没的荒岛。

前言

	简单问题,写的不好,大佬见谅.
	如有疏漏,恳请指正,小编垂首.

问题描述:

守望者的逃离----------动态规划、贪心法
守望者在与尤迪安的交锋中遭遇了围杀,被困在一个荒芜的大岛上。

为了杀死守望者,尤迪安开始对这个荒岛施咒,这座岛很快就会沉下去。到那时,岛上的所有人都会遇难。

守望者的跑步速度为 17m/s,以这样的速度是无法逃离荒岛的。庆幸的是守望者拥有闪烁法术,可在 1s 内移动 60m,不过每次使用闪烁法术都会消耗魔法值 10 点。守望者的魔法值恢复的速度为 4 点每秒,只有处在原地休息状态时才能恢复。

现在已知守望者的魔法初值 M,他所在的初始位置与岛的出口之间的距离 S,岛沉没的时间 T。你的任务是写一个程序帮助守望者计算如何在最短的时间内逃离荒岛,若不能逃出,则输出守望者在剩下的时间内能走的最远距离。

注意:守望者跑步、闪烁或休息活动均以秒为单位,且每次活动的持续时间为整数秒。距离的单位为米。

问题解析:

  • 求守望者每秒可能跑出的最远距离
  • 由于单秒内,闪烁>跑步,故优先闪烁
  • 由于闪烁需要魔法值,部分情况下无移动,故需要以跑步达到最远
  • 贪心法
  • 先求出只凭借闪烁赶路的最远距离
  • 然后在此基础上每一秒在上一秒的基础上+17,并与闪烁的距离比较以求取最大值

实现代码:

代码如下(示例):

#include<cstdio>
#define max(a,b) (a>b?a:b)
int m, s, t, f[300005];//设f[i]表示守望者逃离第i秒后能逃离的最远距离
int main()
{
	scanf_s("%d%d%d", &m, &s, &t);
	for (int i = 1; i <= t; i++)
	{
		if (m >= 10)//闪烁
		{
			f[i] = f[i - 1] + 60;//上一秒位移+60
			m -= 10;
		}
		else//原地休息
		{
			f[i] = f[i - 1];
			m += 4;//魔法值+4
		}
	}
	for (int i = 1; i <= t; i++)
	{
		f[i] = max(f[i], f[i - 1] + 17);//是否需要跑步
		if (f[i] >= s)//判断守望者是否能逃离该荒岛
		{
			printf("逃离成功!\n%d", i);//输出逃离用时
			return 0;
		}
	}
	printf("逃离失败\n%d", f[t]);//守望者无法逃离该荒岛,输出最远距离
	return 0;
}


测试案例:

在这里插入图片描述

总结

贪心法,我就是要每一秒都是最大值

### 动态规划解决方案分析 守望者逃离问题可以通过动态规划来解决,主要思路是维护一个状态数组,记录在时间 $ t $ 内守望者能够到达的最大距离。动态规划的状态转移方程需要考虑两种情况:使用闪烁法术和选择跑步。 #### 状态定义 定义状态数组 `dp[t]`,表示在时间 $ t $ 秒内守望者能够到达的最大距离。 #### 状态转移 1. **跑步**:在每一秒,守望者可以选择跑步,速度为 $ 17 \, \text{m/s} $。因此,状态转移为: $$ dp[t] = dp[t-1] + 17 $$ 2. **闪烁法术**:如果守望者有足够的魔法值(至少 10 点),则可以使用闪烁法术,在 1 秒内移动 $ 60 \, \text{m} $。使用闪烁法术会消耗 10 点魔法值。如果魔法值不足 10 点,则需要等待恢复魔法值(每秒恢复 4 点)。状态转移为: - 如果魔法值足够,使用闪烁法术: $$ dp[t] = dp[t-1] + 60 $$ - 如果魔法值不足,则选择休息恢复魔法值: $$ dp[t] = dp[t-1] $$ #### 初始条件 - 初始魔法值为 $ M $。 - 初始时间为 $ t = 0 $,此时守望者在起点,距离出口为 $ S $。 #### 动态规划实现 通过遍历时间 $ t $ 从 1 到 $ T $,计算每一秒的最大距离。最终比较 $ dp[T] $ 和 $ S $ 来判断是否可以逃离荒岛。 ```python # 守望者逃离 - 动态规划实现 def escape_island(M, S, T): dp = [0] * (T + 1) # dp[t] 表示在时间 t 内能够到达的最大距离 # 初始魔法值 current_mana = M for t in range(1, T + 1): # 跑步 run_distance = dp[t - 1] + 17 # 闪烁法术或休息 if current_mana >= 10: flash_distance = dp[t - 1] + 60 current_mana -= 10 else: flash_distance = dp[t - 1] current_mana += 4 # 每秒恢复 4 点魔法值 # 选择最大距离 dp[t] = max(run_distance, flash_distance) # 判断是否能逃离荒岛 if dp[T] >= S: print("Yes") print(f"最短逃离时间: {T}") else: print("No") print(f"最远距离: {dp[T]}") # 示例输入 M = 39 S = 200 T = 4 escape_island(M, S, T) ``` #### 时间和空间复杂度 - **时间复杂度**:$ O(T) $,因为需要遍历从 1 到 $ T $ 的所有时间点。 - **空间复杂度**:$ O(T) $,因为需要维护一个长度为 $ T+1 $ 的状态数组。 #### 优化 可以通过滚动数组优化空间复杂度,仅保留前一个时间点的状态即可,将空间复杂度降低到 $ O(1) $。 --- ###
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