为了更好的阅读体检,为了更好的阅读体检,,可以查看我的算法学习博客第四题-田地行走
在线评测链接:P1169
题目描述
塔子哥是一个农民,他有一片 大小的田地,共 n 行 m 列,其中行和列都用从 1 开始的整数编号,田地中有 k 个格子中埋有土豆。我们记第 a 行第 b 列的格子为 (a, b) 。塔子哥现在位于 (x1, y1) ,他想要移动到 (x2, y2) 处去收菜,但是他不想阻碍自己土地里土豆的生长情况,所以他不想在移动过程中碰到土豆。
塔子哥每次移动可以移动到与他所处格子的相邻的一格中,形式化地说,如果塔子哥位于 (x, y) ,则塔子哥可以移动到 (x-1, y) , (x+1, y) , (x, y-1) , (x, y+1) 的格子之一,但塔子哥不能移动到田地之外。
塔子哥想要在移动过程中,离这些土豆越远越好,而不是走最短路径。
这里定义两个格子之间的距离为曼哈顿距离,即格子 (a, b) 和 (c, d) 之间的距离是 |a-c|+|b-d| 。
塔子哥想知道,移动中与土豆之间距离的最小值最大可能是多少。
请注意,如果无论塔子哥如何移动,都会进入一个有土豆的格子的话,这个最大可能值为 0 。
输入描述
第一行三个整数 n, m , k ,分别表示田地的行数,列数和土豆个数。
接下来 k 行,每行两个整数 p , q ,表示一个土豆放置在格子 (p, q) 中。任意两土豆的放置位置不同。
接下来一行四个整数 x1 , y1, x2 , y2 ,表示塔子哥的出发位置和目的位置。保证塔子哥的出发位置和目的位置上没有土豆。
对于全部数据,
,
,
,
,
,
保证 (x1, y1) 和 (x2, y2) 中没有土豆,并且一个格子中最多放置一个土豆。
输出描述
输出一行一个整数,表示移动过程中与土豆之间距离的最小值的可能最大值。
样例
输入
5 6 2 2 1 2 3 1 1 5 1
输出
1
思路
二分答案 + BFS
想要最大化 从 (sx, sy) 到 (tx, ty) 的所有路径中,和所有土豆最近的距离,假设我们设定距离为 d ,则和任意一个土豆的距离小于 d 的点都可以看成不可走的点。所以二分这个 d ,然后 check 是否满足要求。
单调性证明
如果 d 满足,那么 d - 1 必然满足,但是 d + 1 不一定满足,所以这部分就具有单调性,那么通过二分答案来解决该问题就具有了正确性。
复杂度优化
现在的问题在于,如何快速获取一个点到所有土豆的距离中的最近距离?
一种显然的方式是从每个土豆都开始 bfs,最多有 400 个土豆,总操作次数就是 ,这个是比较极限的。
但是可以通过建立一个虚拟源点,这个源点到所有土豆的距离为 0 ,图中任意两点的距离为曼哈顿距离,如此就又变成了单源 bfs,bfs 中每个点只会被一个点更新,故求每个点到所有土豆的距离中的最近距离这部分,时间复杂度为 O(nm)
时间复杂度:O(mm + nm\log (n+m))
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代码
CPP
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 510;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
int g[N][N];
int dist[N][N];
int vis[N][N];
int n, m, k;
int sx, sy, tx, ty;
int dx[4] = {-1, 0, 1, 0};
int dy[4] = {0, 1, 0, -1};
vector<pair<int, int>> q(N * N);
// check 即按照 mid 这个最近距离,任何到任意一个点的距离小于 mid 的点都不可到达
bool check(int mid) {
int hh = 0, tt = -1;
q[++tt] = {sx, sy};
vis[sx][sy] = true;
bool is_find = false;
while (hh <= tt) {
int x = q[hh].first, y = q[hh].second;
hh += 1;
// 上下左右四个方向遍历
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
if (nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] >= mid && !vis[nx][ny]) {
vis[nx][ny] = true;
q[++tt] = {nx, ny};
if (nx == tx && ny == ty) {
is_find = true;
break;
}
}
}
// 如果找到一条路径,提前退出,避免后续多余的搜索
if (is_find) break;
}
bool ans = vis[tx][ty];
// 将到达过的点全部标记为空,方便下一次遍历,无需清空整个数组
for (int i = 0; i <= tt; ++i) vis[q[i].first][q[i].second] = false;
return ans;
}
int main()
{
scanf("%d%d%d", &n, &m, &k);
for (int i = 1; i <= n; ++i)
for (int j = 1; j <= m; ++j)
dist[i][j] = INF;
int hh = 0, tt = -1;
for (int a = 1; a <= k; ++a) {
int x, y;
scanf("%d%d", &x, &y);
dist[x][y] = 0;
q[++tt] = {x, y};
}
while (hh <= tt) {
int x = q[hh].first, y = q[hh].second;
hh += 1;
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
if (nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] > dist[x][y] + 1) {
dist[nx][ny] = dist[x][y] + 1;
q[++tt] = {nx, ny};
}
}
}
scanf("%d%d%d%d", &sx, &sy, &tx, &ty);
// 二分答案,最大为 min(dist[sx][sy], dist[tx][ty])
int l = 0, r = min(dist[sx][sy], dist[tx][ty]);
while (l < r) {
int mid = (l + r + 1) >> 1;
if (check(mid)) l = mid;
else r = mid - 1;
}
printf("%d\n", l);
return 0;
}
python
N = 510 INF = 0x3f3f3f3f g = [[0] * N for _ in range(N)] dist = [[INF] * N for _ in range(N)] vis = [[False] * N for _ in range(N)] dx = [-1, 0, 1, 0] dy = [0, 1, 0, -1] q = [None] * (N * N) n, m, k = map(int, input().split()) hh, tt = 0, -1 for a in range(1, k+1): x, y = map(int, input().split()) dist[x][y] = 0 tt += 1 q[tt] = (x, y) while hh <= tt: x, y = q[hh] hh += 1 # 上下左右四个方向遍历 for i in range(4): nx, ny = x + dx[i], y + dy[i] if 1 <= nx <= n and 1 <= ny <= m and dist[nx][ny] > dist[x][y] + 1: dist[nx][ny] = dist[x][y] + 1 tt += 1 q[tt] = (nx, ny) sx, sy, tx, ty = map(int, input().split()) # check 即按照 mid 这个最近距离,任何到任意一个点的距离小于 mid 的点都不可到达 def check(mid): hh, tt = 0, -1 tt += 1 q[tt] = (sx, sy) vis[sx][sy] = True is_find = False while hh <= tt: x, y = q[hh] hh += 1 for i in range(4): nx, ny = x + dx[i], y + dy[i] if 1 <= nx <= n and 1 <= ny <= m and dist[nx][ny] >= mid and not vis[nx][ny]: vis[nx][ny] = True tt += 1 q[tt] = (nx, ny) if nx == tx and ny == ty: is_find = True break # 如果找到一条路径,提前退出,避免后续多余的搜索 if is_find: break ans = vis[tx][ty] # 将到达过的点全部标记为空,方便下一次遍历,无需清空整个数组 for i in range(tt+1): vis[q[i][0]][q[i][1]] = False return ans # 二分答案,最大为 min(dist[sx][sy], dist[tx][ty]) l, r = 0, min(dist[sx][sy], dist[tx][ty]) while l < r: mid = (l + r + 1) >> 1 if check(mid): l = mid else: r = mid - 1 print(l)
Java
import java.util.*;
public class Main {
private static final int N = 510;
private static final int INF = 0x3f3f3f3f;
private static int[][] g = new int[N][N];
private static int[][] dist = new int[N][N];
private static boolean[][] vis = new boolean[N][N];
private static int n, m, k;
private static int sx, sy, tx, ty;
private static int[] dx = {-1, 0, 1, 0};
private static int[] dy = {0, 1, 0, -1};
private static int[][] q = new int[N * N][2];
// check 即按照 mid 这个最近距离,任何到任意一个点的距离小于 mid 的点都不可到达
private static boolean check(int mid) {
int hh = 0, tt = -1;
q[++tt] = new int[]{sx, sy};
vis[sx][sy] = true;
boolean is_find = false;
while (hh <= tt) {
int x = q[hh][0], y = q[hh][1];
hh += 1;
// 上下左右四个方向遍历
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
if (nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] >= mid && !vis[nx][ny]) {
vis[nx][ny] = true;
q[++tt] = new int[]{nx, ny};
if (nx == tx && ny == ty) {
is_find = true;
break;
}
}
}
// 如果找到一条路径,提前退出,避免后续多余的搜索
if (is_find) break;
}
boolean ans = vis[tx][ty];
// 将到达过的点全部标记为空,方便下一次遍历,无需清空整个数组
for (int i = 0; i <= tt; ++i) vis[q[i][0]][q[i][1]] = false;
return ans;
}
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
n = sc.nextInt();
m = sc.nextInt();
k = sc.nextInt();
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
Arrays.fill(dist[i], INF);
}
int hh = 0, tt = -1;
for (int a = 1; a <= k; ++a) {
int x = sc.nextInt();
int y = sc.nextInt();
dist[x][y] = 0;
q[++tt] = new int[]{x, y};
}
while (hh <= tt) {
int x = q[hh][0], y = q[hh][1];
hh += 1;
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
if (nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] > dist[x][y] + 1) {
dist[nx][ny] = dist[x][y] + 1;
q[++tt] = new int[]{nx, ny};
}
}
}
sx = sc.nextInt();
sy = sc.nextInt();
tx = sc.nextInt();
ty = sc.nextInt();
// 二分答案,最大为 min(dist[sx][sy], dist[tx][ty])
int l = 0, r = Math.min(dist[sx][sy], dist[tx][ty]);
while (l < r) {
int mid = (l + r + 1) >> 1;
if (check(mid)) l = mid;
else r = mid - 1;
}
System.out.println(l);
}
}
Go
package main
import (
"bufio"
"fmt"
"os"
)
const N = 510
const INF = 0x3f3f3f3f
var (
g [N][N]int
dist [N][N]int
vis [N][N]bool
q [N * N]pair
n, m int
k int
sx, sy, tx, ty int
)
type pair struct {
first, second int
}
var dx = []int{-1, 0, 1, 0}
var dy = []int{0, 1, 0, -1}
// check 即按照 mid 这个最近距离,任何到任意一个点的距离小于 mid 的点都不可到达
func check(mid int) bool {
hh, tt := 0, 0
q[tt] = pair{sx, sy}
vis[sx][sy] = true
isFind := false
for hh <= tt {
x, y := q[hh].first, q[hh].second
hh += 1
for i := 0; i < 4; i++ {
nx, ny := x+dx[i], y+dy[i]
if nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] >= mid && !vis[nx][ny] {
vis[nx][ny] = true
tt += 1
q[tt] = pair{nx, ny}
if nx == tx && ny == ty {
isFind = true
break
}
}
}
// 如果找到一条路径,提前退出,避免后续多余的搜索
if isFind {
break
}
}
ans := vis[tx][ty]
// 将到达过的点全部标记为空,方便下一次遍历,无需清空整个数组
for i := 0; i <= tt; i++ {
vis[q[i].first][q[i].second] = false
}
return ans
}
func main() {
in := bufio.NewReader(os.Stdin)
fmt.Fscan(in, &n)
fmt.Fscan(in, &m)
fmt.Fscan(in, &k)
for i := 1; i <= n; i++ {
for j := 1; j <= m; j++ {
dist[i][j] = INF
}
}
hh, tt := 0, -1
for a := 1; a <= k; a++ {
var x, y int
fmt.Fscan(in, &x)
fmt.Fscan(in, &y)
dist[x][y] = 0
tt += 1
q[tt] = pair{x, y}
}
for hh <= tt {
x, y := q[hh].first, q[hh].second
hh += 1
for i := 0; i < 4; i++ {
nx, ny := x+dx[i], y+dy[i]
if nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] > dist[x][y]+1 {
dist[nx][ny] = dist[x][y] + 1
tt += 1
q[tt] = pair{nx, ny}
}
}
}
fmt.Fscan(in, &sx)
fmt.Fscan(in, &sy)
fmt.Fscan(in, &tx)
fmt.Fscan(in, &ty)
// 二分答案,最大为 min(dist[sx][sy], dist[tx][ty])
l, r := 0, min(dist[sx][sy], dist[tx][ty])
for l < r {
mid := (l + r + 1) >> 1
if check(mid) {
l = mid
} else {
r = mid - 1
}
}
fmt.Println(l)
}
func min(x, y int) int {
if x < y {
return x
}
return y
}
Js
process.stdin.resume();
process.stdin.setEncoding('utf-8');
let input = '';
process.stdin.on('data', (data) => {
input += data;
return;
});
process.stdin.on('end', () => {
const lines = input.trim().split('\n');
const N = 510;
const INF = 0x3f3f3f3f;
let g = [];
let dist = [];
let vis = [];
let q = [];
let n, m, k;
let sx, sy, tx, ty;
let dx = [-1, 0, 1, 0];
let dy = [0, 1, 0, -1];
// check 即按照 mid 这个最近距离,任何到任意一个点的距离小于 mid 的点都不可到达
function check(mid) {
let hh = 0, tt = -1;
q[++tt] = [sx, sy];
vis[sx][sy] = true;
let isFind = false;
while (hh <= tt) {
let [x, y] = q[hh];
hh += 1;
for (let i = 0; i < 4; ++i) {
let nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
if (nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] >= mid && !vis[nx][ny]) {
vis[nx][ny] = true;
q[++tt] = [nx, ny];
if (nx == tx && ny == ty) {
isFind = true;
break;
}
}
}
// 如果找到一条路径,提前退出,避免后续多余的搜索
if (isFind) break;
}
let ans = vis[tx][ty];
// 将到达过的点全部标记为空,方便下一次遍历,无需清空整个数组
for (let i = 0; i <= tt; ++i) vis[q[i][0]][q[i][1]] = false;
return ans;
}
nmk = lines[0].split(' ').map(Number);
n = nmk[0], m = nmk[1], k = nmk[2];
for (let i = 1; i <= n; ++i) {
g[i] = new Array(m + 1).fill(0);
dist[i] = new Array(m + 1).fill(INF);
vis[i] = new Array(m + 1).fill(false);
}
let hh = 0, tt = -1;
for (let a = 1; a <= k; ++a) {
let [x, y] = lines[a].split(' ').map(Number);
dist[x][y] = 0;
q[++tt] = [x, y];
}
while (hh <= tt) {
let [x, y] = q[hh];
hh += 1;
for (let i = 0; i < 4; ++i) {
let nx = x + dx[i], ny = y + dy[i];
if (nx >= 1 && nx <= n && ny >= 1 && ny <= m && dist[nx][ny] > dist[x][y] + 1) {
dist[nx][ny] = dist[x][y] + 1;
q[++tt] = [nx, ny];
}
}
}
[sx, sy, tx, ty] = lines[lines.length - 1].split(' ').map(Number);
// 二分答案,最大为 min(dist[sx][sy], dist[tx][ty])
let l = 0, r = Math.min(dist[sx][sy], dist[tx][ty]);
while (l < r) {
let mid = (l + r + 1) >> 1;
if (check(mid)) l = mid;
else r = mid - 1;
}
console.log(l);
});










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