书附的代码只有使用next_permutation()逐个计算带宽的,而网上没看到很符合心意的(回溯法+剪枝)的题解,自己写了个自我感觉逻辑比较清晰的,水准有限。
(书附git链接:https://github.com/aoapc-book/aoapc-bac2nd/blob/master/ch7/UVa140.cpp)
题意:
输入一行数据,其中有n个字符节点和节点间的连通关系,输出一组排列,节点i的带宽为i和相邻节点在排列中的最远距离,所有带宽的最大值就是该排列的带宽。按字典序输出带宽最小的排列。
思路:
一是列出所有排列后逐个计算带宽,并和最优解比较。(书附有了,就不献丑了)
二是使用回溯法。
在回溯的过程中,记录下目前已经找到的最小带宽k。如果发现已经有某两个结点的距离大于或等于k,再怎么扩展也不可能比当前解更优,应当强制把它“剪”掉,就像园丁在花园里为树修剪枝叶一样,也可以为解答树“剪枝(prune)”。
除此之外,还可以剪掉更多的枝叶。如果在搜索到结点u时,u结点还有m个相邻点没有确定位置,那么对于结点u来说,最理想的情况就是这m个结点紧跟在u后面,这样的结点带宽为m,而其他任何“非理想情况”的带宽至少为m+1。这样,如果m≥k,即“在最理想的情况下都不能得到比当前最优解更好的方案”,则应当剪枝。(此段是复制书本的。。本人语言表达能力有限)
测试输入:
A:FB;B:GC;D:GC;F:AGH;E:HD #
测试输出:
A B C F G D H E -> 3
代码:(输入数据处理部分是修改书附代码的,自认没能力写的更舒服。。)
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn = 10;
int id[256], letter[maxn];
int G[maxn][maxn];
int A[maxn],ans[maxn],vis[maxn];
int n,sw; //sw为最优带宽
void dfs(int cur,int bw){ //bw为当前排列的最大带宽
if(cur==n){ //走到这里一定是当前最优的了
memcpy(ans,A,sizeof(int)*n);
sw=bw;
}
else for(int i=0;i<n;i++){
if(!vis[i]){
//最理想性剪枝
int m=0;
for(int j=0;j<cur;j++){
if(G[i][j]&&!vis[j]) m++;
}
if(m>=sw) break;
//最优性剪枝
int ok=1;
A[cur]=i;
for(int j=0;j<cur;j++){
if(G[A[j]][i]){
int w=cur-j;
if(w>=sw){ //当前的最大带宽已经不小于最优解了。放弃
ok=0;break;
}
if(w>bw) bw=w;
}
}
if(ok) {
vis[i]=1;
dfs(cur+1,bw);
vis[i]=0;
}
else{
break; //如果i在cur带宽已经超了,在cur之后更大,直接跳过cur
}
}
}
}
int main() {
char input[1000];
while(scanf("%s", input) == 1 && input[0] != '#') {
// 计算结点个数并给字母编号
n = 0;
for(char ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++)
if(strchr(input, ch) != NULL) {
id[ch] = n++;
letter[id[ch]] = ch;
}
sw=n;
// 处理输入
int len = strlen(input), p = 0, q = 0;
memset(G,0,sizeof(G));
for(;;) {
while(p < len && input[p] != ':') p++;
if(p == len) break;
while(q < len && input[q] != ';') q++;
for(int i = p+1; i < q; i++) {
G[id[input[p-1]]][id[input[i]]]=1;
G[id[input[i]]][id[input[p-1]]]=1;
}
p++; q++;
}
// 回溯
memset(vis,0,sizeof(vis));
dfs(0,0);
// 输出
for(int i = 0; i < n; i++) printf("%c ", letter[ans[i]]);
printf("-> %d\n", sw);
}
return 0;
}