一、题目描述
在漆黑的夜里,N位旅行者来到了一座狭窄且没有护栏的桥边。他们只带了一只手电筒,且桥窄得只够让两个人同时过。如果各自单独过桥,N人所需的时间已知;若两人同时过桥,则所需时间是走得较慢的那个人单独行动时所需的时间。任务是设计一个方案,让这N人尽快过桥,并计算出这N个人的最短过桥时间。
二、解答思路
要解决这个问题,关键在于合理安排过桥顺序,使总时间最短。以下是两种常见的策略:
(一)最快两人先过桥策略
步骤:
让速度最快的两个人先过桥。
然后让速度最快的人回来,再带剩下的人过桥。
重复上述过程,直到所有人都过桥。
示例:
假设有四个人甲乙丙丁,过河时间分别为甲:1,乙:2,丙:5,丁:10。
先让甲乙过去(2分钟),甲回来(1分钟),甲丙过去(5分钟),甲回来(1分钟),甲丁再过去(10分钟),总共需要19分钟。
(二)最慢两人一起过桥策略
步骤:
先让速度最快的两个人过桥。
然后让速度最快的人回来,接着让速度最慢的两个人一起过桥。
速度第二快的人回来,再让速度最快的两个人过桥。
重复上述过程,直到所有人都过桥。
示例:
同样是甲乙丙丁四个人,先让甲乙过去(2分钟),甲回来(1分钟),丙丁过去(10分钟),乙回来(2分钟),甲乙再过去(2分钟),总共需要17分钟。
三、代码分析
本题最优策略为策略二,对策略二进行分析,以下是针对该问题的Python代码实现及其分析:
Python复制
n=int(input()) a=[int(i) for i in input().split()] a=sorted(a) b=n//2 if n%2==0: sum =0 for i in range(n): if i==0: sum=sum+(b-1)*a[i] elif i==1: sum=sum+(n-1)*a[i] elif i%2!=0: sum=sum+a[i] else: sum=a[0] for i in range(n): if i==0: sum=sum+(b-1)*a[i] elif i==1: sum=sum+(n-2)*a[i] elif i%2==0: sum+=a[i] if len(a)==1: print(a[0]) else: print(sum)
(一)代码逻辑
输入处理:
首先通过
input()
函数读取输入的整数N,表示过河的人数。然后读取N个整数,表示每个人过河所需的时间,并将这些时间存储在列表
a
中。排序:
使用
sorted(a)
对列表a
进行排序,这样可以方便后续根据速度安排过河顺序。计算最短时间:
计算
n//2
的值,存储在变量b
中,用于后续计算。通过
if n%2==0
判断人数N是否为偶数,从而选择不同的计算策略。在循环中,根据不同条件累加过河时间:
当
i==0
时,表示速度最快的人,其过河次数与b-1
有关。当
i==1
时,表示速度第二快的人,其过河次数与n-1
或n-2
有关,具体取决于人数的奇偶性。对于其他情况,根据
i%2
的值判断是奇数还是偶数索引,分别累加对应的时间。最后,如果人数为1,直接输出该人的过河时间;否则输出计算得到的总时间
sum
。(二)代码优化建议
变量命名:
变量
b
的命名不够直观,建议改为更具描述性的名字,如half_n
,表示人数的一半。逻辑简化:
代码中存在重复的逻辑,如
if i==0
和elif i==1
的部分在两种情况下都有出现,可以考虑提取公共部分,减少代码冗余。注释添加:
在关键代码段添加注释,解释每个步骤的作用和计算逻辑,便于他人理解和维护代码。
四、总结
过河的最短时间问题是一个典型的优化问题,通过合理安排过桥顺序,可以有效减少总时间。在解决此类问题时,需要仔细分析不同策略的优劣,并通过编程实现最优解。希望本文的解答和代码分析能帮助你更好地理解和解决这个问题。