C++ 算法篇 深度优先搜索(DFS)
深度优先搜索
一、深度优先搜索的算法框架
二、 深度优先搜索应用举例
1、瓷砖
【问题描述】
在一个 w×h 的矩形广场上,每一块 1×1 的地面都铺设了红色或黑色的瓷砖。小林同学站在某一块黑色的瓷砖上,他可以从此处出发,移动到上、下、左、右四个相邻的且是黑色的瓷砖上。现在,他想知道,通过重复上述移动所能经过的黑色瓷砖数。
【输入格式】
第 1 行为 h、w,2≤w、h≤50,之间由一个空格隔开。
以下为一个 w 行 h 列的二维字符矩阵,每个字符为“.”“#”“@”,分别表示该位置为黑色的瓷砖、红色的瓷砖,以及小林的初始位置。
【输出格式】
输出一行一个整数,表示小林从初始位置出发可以到达的瓷砖数。
【输入输出样例】
11 9
.#.........
.#.#######.
.#.#.....#.
.#.#.###.#.
.#.#..@#.#.
.#.#####.#.
.#.......#.
.#########.
...........
2、 最大黑区域
3、数的拆分
4、背包问题
5、体积
三、深度优先搜索中的剪枝优化
6、门票问题
void dfs(int x,y,n1,n2; string s)
{ if(y = =len+1)
{ 输出 s;
计数器加 1, 如果等于 25000 就中止程序 ;
}
else if (a[i] 是元音) dfs(x+1,y+1,n1-1,n2,s+a[x]) ;
else dfs(x+1,y+1,n1,n2-1,s+a[x]) ;
}
if(a[x] 是元音 )
if((len-y >= n2) && (num-x-b[x+1] >= n2)) dfs(x+1,y+1,n1-1,n2,s+a[x]);
else
if((len-y >= n1) && (b[x+1] >= n1)) dfs(x+1,y+1,n1,n2-1,s+a[x]);
if((num-x >= len-y+1) && (b[x+1] >= n1) && (num-x-b[x+1] >= n2)) dfs(x+1,y,n1,n2,s);
四、搜索中的回溯法
递归回溯法算法框架[一]
递归回溯法算法框架[二]
1、P1238 走迷宫
题目描述
有一个 m×n 格的迷宫(表示有 m 行、n 列),其中有可走的也有不可走的,如果用 1 表示可以走,0 表示不可以走,文件读入这 m×n 个数据和起始点、结束点(起始点和结束点都是用两个数据来描述的,分别表示这个点的行号和列号)。现在要你编程找出所有可行的道路,要求所走的路中没有重复的点,走时只能是上下左右四个方向。如果一条路都不可行,则输出相应信息(用 −1 表示无路)。
优先顺序:左上右下。数据保证随机生成。
输入格式
第一行是两个数 m,n(1<m,n<15),接下来是 m 行 nn 列由 1 和 0 组成的数据,最后两行是起始点和结束点。
输出格式
所有可行的路径,描述一个点时用 (x,y) 的形式,除开始点外,其他的都要用 ->
表示方向。
如果没有一条可行的路则输出 −1。
输入输出样例
输入
5 6
1 0 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1
0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0
1 1 1 0 1 1
1 1
5 6
输出
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(2,4)->(2,5)->(3,5)->(3,4)->(3,3)->(4,3)->(4,4)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(2,4)->(2,5)->(3,5)->(3,4)->(4,4)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(2,4)->(2,5)->(3,5)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(2,4)->(3,4)->(3,3)->(4,3)->(4,4)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(2,4)->(3,4)->(3,5)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(2,4)->(3,4)->(4,4)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(3,4)->(2,4)->(2,5)->(3,5)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(3,4)->(3,5)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(3,4)->(4,4)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(4,3)->(4,4)->(3,4)->(2,4)->(2,5)->(3,5)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(4,3)->(4,4)->(3,4)->(3,5)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(4,3)->(4,4)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
说明/提示
数据保证随机生成。事实上,如果n=m=14 且每个位置都是 11 的话,有 6945066476152136166427470154890735899648869450664761521361664274701548907358996488 种路径。
2、P1036 [NOIP2002 普及组] 选数
题目描述
已知 n 个整数 x1,x2,…,xn,以及1个整数k(k<nk<n)。从n个整数中任选k个整数相加,可分别得到一系列的和。例如当n=4,k=3,4个整数分别为3,7,12,19时,可得全部的组合与它们的和为:
3+7+12=22
3+7+19=29
7+12+19=38
3+12+19=34。
现在,要求你计算出和为素数共有多少种。
例如上例,只有一种的和为素数:3+7+19=29。
输入格式
键盘输入,格式为:
n,k(k<n1≤n≤20,k<n)
x1,x2,…,xn(1≤xi≤5000000)
输出格式
屏幕输出,格式为: 1个整数(满足条件的种数)。
输入输出样例
输入
4 3
3 7 12 19
输出
1
说明/提示
【题目来源】
NOIP 2002 普及组第二题
3、数的拆分
【问题描述】
4、选排列的生成
5、N 皇后问题
记忆化搜索
题目描述
Michael 喜欢滑雪。这并不奇怪,因为滑雪的确很刺激。可是为了获得速度,滑的区域必须向下倾斜,而且当你滑到坡底,你不得不再次走上坡或者等待升降机来载你。Michael 想知道在一个区域中最长的滑坡。区域由一个二维数组给出。数组的每个数字代表点的高度。下面是一个例子:
1 2 3 4 5
16 17 18 19 6
15 24 25 20 7
14 23 22 21 8
13 12 11 10 9
一个人可以从某个点滑向上下左右相邻四个点之一,当且仅当高度会减小。在上面的例子中,一条可行的滑坡为 24-17-16-1(从 24 开始,在 1 结束)。当然 25-24-23-…-3-2-1 更长。事实上,这是最长的一条。
输入格式
输入的第一行为表示区域的二维数组的行数 R 和列数 C。下面是 R 行,每行有 C 个数,代表高度(两个数字之间用 1 个空格间隔)。
输出格式
输出区域中最长滑坡的长度。
输入输出样例
输入
5 5 1 2 3 4 5 16 17 18 19 6 15 24 25 20 7 14 23 22 21 8 13 12 11 10 9
输出
25
说明/提示
对于 100% 的数据,1≤R,C≤100。
题目描述
设有 n×m 的方格图,每个方格中都有一个整数。现有一只小熊,想从图的左上角走到右下角,每一步只能向上、向下或向右走一格,并且不能重复经过已经走过的方格,也不能走出边界。小熊会取走所有经过的方格中的整数,求它能取到的整数之和的最大值。
输入格式
第一行有两个整数 n,m。
接下来 n 行每行 m 个整数,依次代表每个方格中的整数。
输出格式
一个整数,表示小熊能取到的整数之和的最大值。
输入输出样例
输入
3 4
1 -1 3 2
2 -1 4 -1
-2 2 -3 -1
输出
9
输入
2 5
-1 -1 -3 -2 -7
-2 -1 -4 -1 -2
输出
-10
说明/提示
样例 1 解释
样例 2 解释
数据规模与约定
- 对于 20% 的数据,n,m≤5。
- 对于40% 的数据,n,m≤50。
- 对于 70% 的数据,n,m≤300。
- 对于 100% 的数据,1≤n,m≤10^3。方格中整数的绝对值不超过 10^4。
P3956 [NOIP2017 普及组] 棋盘
题目描述
有一个m×m的棋盘,棋盘上每一个格子可能是红色、黄色或没有任何颜色的。你现在要从棋盘的最左上角走到棋盘的最右下角。
任何一个时刻,你所站在的位置必须是有颜色的(不能是无色的), 你只能向上、 下、左、 右四个方向前进。当你从一个格子走向另一个格子时,如果两个格子的颜色相同,那你不需要花费金币;如果不同,则你需要花费 1个金币。
另外, 你可以花费 2 个金币施展魔法让下一个无色格子暂时变为你指定的颜色。但这个魔法不能连续使用, 而且这个魔法的持续时间很短,也就是说,如果你使用了这个魔法,走到了这个暂时有颜色的格子上,你就不能继续使用魔法; 只有当你离开这个位置,走到一个本来就有颜色的格子上的时候,你才能继续使用这个魔法,而当你离开了这个位置(施展魔法使得变为有颜色的格子)时,这个格子恢复为无色。
现在你要从棋盘的最左上角,走到棋盘的最右下角,求花费的最少金币是多少?
输入格式
第一行包含两个正整数m,n,以一个空格分开,分别代表棋盘的大小,棋盘上有颜色的格子的数量。
接下来的n行,每行三个正整数x,y,c, 分别表示坐标为(x,y)的格子有颜色c。
其中c=1 代表黄色,c=0 代表红色。 相邻两个数之间用一个空格隔开。 棋盘左上角的坐标为(1, 1),右下角的坐标为(m,m)。
棋盘上其余的格子都是无色。保证棋盘的左上角,也就是(1,1) 一定是有颜色的。
输出格式
一个整数,表示花费的金币的最小值,如果无法到达,输出−1。
输入输出样例
输入
5 7
1 1 0
1 2 0
2 2 1
3 3 1
3 4 0
4 4 1
5 5 0
输出
8
输入
5 5
1 1 0
1 2 0
2 2 1
3 3 1
5 5 0
输出
-1
说明/提示
输入输出样例 1 说明
从(1,1)(1,1)开始,走到(1,2)(1,2)不花费金币
从(1,2)(1,2)向下走到(2,2)(2,2)花费 11 枚金币
从(2,2)(2,2)施展魔法,将(2,3)(2,3)变为黄色,花费 22 枚金币
从(2,2)(2,2)走到(2,3)(2,3)不花费金币
从(2,3)(2,3)走到(3,3)(3,3)不花费金币
从(3,3)(3,3)走到(3,4)(3,4)花费 11 枚金币
从(3,4)(3,4)走到(4,4)(4,4)花费 11 枚金币
从(4,4)(4,4)施展魔法,将(4,5)(4,5)变为黄色,花费22 枚金币,
从(4,4)(4,4)走到(4,5)(4,5)不花费金币
从(4,5)(4,5)走到(5,5)(5,5)花费 11 枚金币
共花费 88枚金币。
输入输出样例 2 说明
从( 1, 1)(1,1)走到( 1, 2)(1,2),不花费金币
从( 1, 2)(1,2)走到( 2, 2)(2,2),花费11金币
施展魔法将( 2, 3)(2,3)变为黄色,并从( 2, 2)(2,2)走到( 2, 3)(2,3)花费22 金币
从( 2, 3)(2,3)走到( 3, 3)(3,3)不花费金币
从( 3, 3)(3,3)只能施展魔法到达( 3, 2),( 2, 3),( 3, 4),( 4, 3)(3,2),(2,3),(3,4),(4,3)
而从以上四点均无法到达( 5, 5)(5,5),故无法到达终点,输出-1−1
数据规模与约定
对于 30%的数据, 1≤m≤5,1≤n≤10。
对于 60%的数据, 1≤m≤20,1≤n≤200。
对于 100%的数据, 1≤m≤100,1≤n≤1,000。
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