过桥问题

过桥问题

有A、B、C、D四个人准备过桥,他们的重量完全相同。A只需要一分钟便能过桥,B要二分钟,C要五分钟,D要十分钟。由于天色已黑,他们过桥时必需携灯。这道桥最多只可负荷两个人和一盏灯的重量。他们只有一盏灯,因此每两个人携灯过桥后,必须有其中一人把灯带回去。怎样才能用十七分钟时间使四个人过到桥的另一方呢?(注意:因过桥的二人也需要灯,若A和D一起过桥时,A需与D同行,所以所需时间也是十分钟。)

最近面试的时候遇到的, 当时因为时间已经到了, 来不及想就交了, 在等待批阅的时候想了一下, 居然行得通. 以下是思路:

1.  A 和 B 过桥, 2 分钟

2. A 回程(或 B 回, 2 分钟). 1 分钟

3. C 和 D 过桥, 10分钟

4. B 回程(或 A 回, 1分钟), 2 分钟

5. A 和 B 过桥. 2 分钟

刚好 17 分钟

六人过桥问题是一个经典的优化问题,目标是让所有人在最短的时间内全部过桥。这个问题通常需要使用贪心算法或动态规划来解决,但通过合理的策略可以找到最优解。 ### 问题描述 - 有六位旅行者:A、B、C、D、E 和 F。 - 每个人单独过桥所需的时间分别是 1、5、6、7、8 和 9 分钟。 - 只有一只手电筒,且桥只能同时容纳两个人。 - 当两人一起过桥时,过桥时间等于较慢的那个人的时间。 ### 解决方案 该问题的一个常见解决方案是基于“快速来回”原则设计的策略,即让速度较快的人负责多次往返送手电筒,从而减少整体时间消耗。以下是具体的步骤: 1. **首先安排两个最快的人过桥**: - 让 A(1分钟)和 B(5分钟)先过桥,耗时 5 分钟。 2. **让最快的人返回**: - 让 A 返回,耗时 1 分钟。 3. **安排两个最慢的人过桥**: - 让 C(6分钟)、D(7分钟)过桥,耗时 7 分钟。 4. **让另一个快的人返回**: - 让 B 返回,耗时 5 分钟。 5. **再次让两个最快的人过桥**: - 让 A 和 B 过桥,耗时 5 分钟。 6. **重复类似策略处理剩下的两个人**: - 让 E(8分钟)和 F(9分钟)过桥,耗时 9 分钟。 - 让 A 返回,耗时 1 分钟。 - 最后,让 A 和 B 过桥,耗时 5 分钟。 将上述时间相加: - 第一轮:5 + 1 = 6 分钟 - 第二轮:7 + 5 = 12 分钟 - 第三轮:5 + 1 = 6 分钟 - 第四轮:9 + 5 = 14 分钟 总时间为:6 + 12 + 6 + 14 = **38 分钟** ### 算法实现 下面是一个简单的 Python 实现示例,用于计算最优过桥时间: ```python def bridge_crossing_times(people): people.sort() # 按照过桥时间排序 total_time = 0 n = len(people) while n > 3: # 使用两种策略中的较小值 strategy1 = people[0] + people[1] + people[1] + people[-1] strategy2 = people[0] + people[-2] + people[-1] + people[0] total_time += min(strategy1, strategy2) people.pop() people.pop() n -= 2 if n == 3: total_time += sum(people) # A 带其他人过桥 elif n == 2: total_time += people[-1] else: total_time += people[0] return total_time # 六人的过桥时间 times = [1, 5, 6, 7, 8, 9] optimal_time = bridge_crossing_times(times.copy()) print(f"最优过桥时间为: {optimal_time} 分钟") ``` ### 结论 该问题的关键在于如何利用最快的两个人(如 A 和 B)来最小化手电筒的传递时间,并在适当的时候让最慢的两个人一起过桥以减少额外的时间消耗。最终的最优时间是 **38 分钟**,这是在合理策略下所能达到的最佳结果[^1]。
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