poj1753 Flip Game

原题：http://acm.pku.edu.cn/JudgeOnline/problem?id=1753

第一个AC版本。效率极低：

Run ID	User	Problem	Result	Memory	Time	Language	Code Length	Submit Time
4821173	zen_chou	1753	Accepted	552K	782MS	C	3385B	2009-03-20 22:23:45

     用的是BFS，枚举一共2^16种情况。

     用1表示黑子，0表示白子的话每一种情况都可以生成一个id，比如id=1000 0000 0000 0000代表最左上角是黑子，其余15位都是白字的情况。然后将此id转化为十进制表示同样可以生成一个惟一的id。感觉就是因为进制转化导致效率低下。。。

     先把代码贴上，参考下大牛的代码再来做优化。

Code
  1#include <stdio.h>
  2#include <math.h>
  3#include <malloc.h>
  4#include <stdlib.h>
  5#define MAXSIZE 16
  6int distance[0x10000];
  7typedef struct node{
  8    int data;
  9    struct node *next;
 10}NODE;
 11typedef struct{
 12    NODE *front;
 13    NODE *rear;
 14}QUEUE;
 15QUEUE queue;
 16void EnQueue(QUEUE *q, int d);
 17int DnQueue(QUEUE *q);
 18void EnQueue(QUEUE *q, int d)
 19{
 20    NODE *newNode;
 21    newNode=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
 22    newNode->data=d;
 23    newNode->next=NULL;
 24    if(q->front!=NULL){
 25        q->rear->next=newNode;
 26        q->rear=newNode;
 27    }
 28    else
 29        q->front=q->rear=newNode;
 30}
 31int DeQueue(QUEUE *q)
 32{
 33    int temp;
 34    NODE *oldNode;
 35    if(q->front==NULL){
 36        printf("List empty!\n");
 37        return -1;
 38    }
 39    oldNode=q->front;
 40    temp=q->front->data;
 41    q->front=q->front->next;
 42    free(oldNode);
 43    return temp;
 44}
 45//检查棋面是否一色
 46int Win(int id)
 47{
 48    if(id==0 || id==0xFFFF)
 49        return 1;
 50    return 0;
 51}
 52int Flip(int id, int pos)
 53{
 54    unsigned int a[MAXSIZE];
 55    int i , ans=0;
 56    for(i=MAXSIZE-1;i>=0;i--){
 57        a[i]=id%2;
 58        id/=2;
 59    }
 60    switch(pos){
 61    case 0:
 62        a[0]^=1; 
 63        a[1]^=1; 
 64        a[4]^=1;
 65        break;
 66    case 1:
 67        a[0]^=1; 
 68        a[1]^=1; 
 69        a[2]^=1;
 70        a[5]^=1;
 71        break;
 72    case 2:
 73        a[1]^=1; 
 74        a[2]^=1; 
 75        a[3]^=1;
 76        a[6]^=1;
 77        break;
 78    case 3:
 79        a[2]^=1; 
 80        a[3]^=1; 
 81        a[7]^=1;
 82        break;
 83    case 4:
 84        a[0]^=1; 
 85        a[4]^=1;
 86        a[5]^=1;
 87        a[8]^=1;
 88        break;
 89    case 5:
 90        a[1]^=1; 
 91        a[4]^=1;
 92        a[5]^=1;
 93        a[6]^=1;
 94        a[9]^=1;
 95        break;
 96    case 6:
 97        a[2]^=1; 
 98        a[5]^=1;
 99        a[6]^=1;
100        a[7]^=1;
101        a[10]^=1;
102        break;
103    case 7:
104        a[3]^=1; 
105        a[6]^=1;
106        a[7]^=1;
107        a[11]^=1;
108        break;
109    case 8:
110        a[4]^=1; 
111        a[8]^=1;
112        a[9]^=1;
113        a[12]^=1;
114        break;
115    case 9:
116        a[5]^=1; 
117        a[8]^=1;
118        a[9]^=1;
119        a[10]^=1;
120        a[13]^=1;
121        break;
122    case 10:
123        a[6]^=1; 
124        a[9]^=1;
125        a[10]^=1;
126        a[11]^=1;
127        a[14]^=1;
128        break;
129    case 11:
130        a[7]^=1; 
131        a[10]^=1;
132        a[11]^=1;
133        a[15]^=1;
134        break;
135    case 12:
136        a[8]^=1; 
137        a[12]^=1;
138        a[13]^=1;
139        break;
140    case 13:
141        a[9]^=1; 
142        a[12]^=1;
143        a[13]^=1;
144        a[14]^=1;
145        break;
146    case 14:
147        a[10]^=1; 
148        a[13]^=1;
149        a[14]^=1;
150        a[15]^=1;
151        break;
152    case 15:
153        a[11]^=1; 
154        a[14]^=1;
155        a[15]^=1;
156        break;
157    default:
158        printf("Error!\n");
159        exit(0);
160    }
161    
162    for(i=0;i<MAXSIZE;i++){
163        if (a[i]==1) ans+=(int)pow(2, MAXSIZE-i-1);
164    }
165    return ans;
166}
167int Empty(QUEUE *q){
168    if(q->front==NULL)
169        return 1;
170    return 0;
171}
172void InitQueue(QUEUE *q)
173{
174    q->front=q->rear=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
175    q->front->next=NULL;
176}
177main(int argc, char *argv[])
178{
179    char c[MAXSIZE];
180    int b[MAXSIZE];
181    QUEUE *q;
182    int i, id, id2;
183    //从文件中读取数据
184    //freopen("input.txt","r", stdin);
185    i=0;
186    while(scanf("%c%c%c%c\n", c+i, c+i+1, c+i+2, c+i+3)!=EOF) i+=4;
187    //将原始字符型数据先转换为二进制表示的整型，用以代表65536种状态中的唯一一种状态
188    for(i=0;i<MAXSIZE;i++){
189        if(c[i]=='b') b[i]=1;
190        else b[i]=0;
191    }
192    id=0;
193    for(i=0;i<MAXSIZE;i++){
194        if (b[i]==1) id+=b[i]*(int)pow(2, MAXSIZE-i-1);
195    }
196    //state[id]=1;
197    
198    q=&queue;
199    for(i=0;i<0x10000;i++) distance[i]=-1;
200    //InitQueue(q);
201    EnQueue(q, id);
202    distance[id]=0;
203    if(Win(id)){
204        printf("0\n");
205        exit(0);
206    }
207    
208    while(!Empty(q)){
209        id=DeQueue(q);
210        for(i=0;i<MAXSIZE;i++){
211            id2=Flip(id, i);
212            if(distance[id2]==-1){
213                distance[id2]=distance[id]+1;
214                if(Win(id2)){
215                    printf("%d\n", distance[id2]);
216                    exit(0);
217                }
218                EnQueue(q, id2);
219            }
220        }
221    }
222    printf("Impossible\n");
223}

 

经过优化之后的第二个版本：任然是BFS，相比较第一个程序而言，删去了繁琐的二进制和十进制的转换，取而代之的是位运算。因此效率得到了很大的提高，但是相比较与POJ上的其他AC版本还不够。

Run ID	User	Problem	Result	Memory	Time	Language	Code Length	Submit Time
4844178	zen_chou	1753	Accepted	512K	157MS	C	1976B	2009-03-24 19:08:10

 

Code
  1#include<stdio.h>
  2#include <stdlib.h>
  3#include <string.h>
  4#define MAXSTATE 65536
  5#define MAXSIZE 16
  6#define ALL_BLACK 65535
  7#define ALL_WHITE 0
  8//定义队列结构体
  9typedef struct node{
 10    int data;
 11    struct node *next;
 12}NODE;
 13typedef struct{
 14    NODE *front;
 15    NODE *rear;
 16}QUEUE;
 17//定义全局变量
 18int state[MAXSTATE];
 19QUEUE queue;
 20void EnQueue(QUEUE *q, int d)
 21{
 22    NODE *newNode;
 23    newNode=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
 24    newNode->data=d;
 25    newNode->next=NULL;
 26    
 27    if(q->front!=NULL){
 28        q->rear->next=newNode;
 29        q->rear=newNode;
 30    }
 31    else
 32        q->front=q->rear=newNode;
 33}
 34int DeQueue(QUEUE *q)
 35{
 36    int temp;
 37    NODE *oldNode;
 38    if(q->front==NULL){
 39        printf("List empty!\n");
 40        return -1;
 41    }
 42    oldNode=q->front;
 43    temp=q->front->data;
 44    q->front=q->front->next;
 45    free(oldNode);
 46    return temp;
 47}
 48int Empty(QUEUE *q){
 49    if(q->front==NULL)
 50        return 1;
 51    return 0;
 52}
 53int Flip(int id, int pos)
 54{
 55    int state;
 56    state=id^1<<pos;//当前坐标翻转
 57    if (pos>=4) state ^= (1<<(pos-4));//正上方位置翻转
 58    if (pos%4!=0) state ^= (1<<(pos-1));
 59    if (pos<=11) state ^= (1<<(pos+4));
 60    if ((pos+1)%4!=0) state ^= (1<<(pos+1));
 61    return state;
 62}
 63void main(int argc, char*argv[])
 64{
 65    int i=0, cur_state_id=0, new_state_id;
 66    char c;
 67    QUEUE *q;
 68    q=&queue;
 69    memset(state,-1, 65536*sizeof(int));
 70    //freopen("input.txt", "r", stdin);
 71    while(scanf("%c", &c)!=EOF){
 72        if(c!='\n'){
 73            if (c=='b') cur_state_id += 1<<i;
 74            i++;
 75        }
 76    }
 77    if(cur_state_id==ALL_BLACK || cur_state_id==ALL_WHITE){
 78        printf("0\n");
 79        return;
 80    }
 81    EnQueue(q, cur_state_id);
 82    state[cur_state_id]=0;
 83    while(!Empty(q)){
 84        cur_state_id=DeQueue(q);
 85        
 86        for(i=0;i<MAXSIZE;i++){
 87            new_state_id=Flip(cur_state_id, i);
 88            if(state[new_state_id]==-1){
 89                if(new_state_id==ALL_BLACK || new_state_id==ALL_WHITE){
 90                    printf("%d\n", state[cur_state_id]+1);
 91                    return;
 92                }
 93                state[new_state_id]=state[cur_state_id]+1;
 94                EnQueue(q, new_state_id);
 95            }
 96        }
 97    }
 98    printf("Impossible\n");
 99    return;
100}
101

 

 继续改进，根据poj2965的经验，将链表队列用循环队列代替，效率大大提高！

 

Run ID	User	Problem	Result	Memory	Time	Language	Code Length	Submit Time
4856678	zen_chou	1753	Accepted	472K	32MS	C	1886B	2009-03-26 17:43:26

 

Code
 1#include<stdio.h>
 2#include <stdlib.h>
 3#include <string.h>
 4#define MAXSTATE 65536
 5#define MAXSIZE 16
 6#define ALL_BLACK 65535
 7#define ALL_WHITE 0
 8//循环队列结构体
 9typedef struct{
10    int head, tail;
11    int node[MAXSTATE];
12}QUEUE;
13//定义全局变量
14int distance[MAXSTATE];
15QUEUE queue;
16//队列操作函数
17void Init(QUEUE *q)
18{
19    q->head=q->tail=0;
20}
21int Empty(QUEUE *q)
22{
23    if ((q->head-q->tail)==0) return 1;
24    return 0;
25}
26void EnQueue(QUEUE *q ,int d)
27{
28    if ((q->tail+1)%MAXSTATE==q->head){
29        printf("Overflow!\n");
30        return;
31    }
32    q->node[q->tail]=d;
33    q->tail=(q->tail+1)%MAXSTATE;
34}
35int DeQueue(QUEUE *q)
36{
37    int d;
38    if (q->head==q->tail) {
39        printf("Underflow!\n");
40        return -1;
41    }
42    d=q->node[q->head];
43    q->head=(q->head+1)%MAXSTATE;
44    return d;
45}
46int Flip(int id, int pos)
47{
48    int state;
49    state=id^1<<pos;//当前坐标翻转
50    if (pos>=4) state ^= (1<<(pos-4));//正上方位置翻转
51    if (pos%4!=0) state ^= (1<<(pos-1));
52    if (pos<=11) state ^= (1<<(pos+4));
53    if ((pos+1)%4!=0) state ^= (1<<(pos+1));
54    return state;
55}
56void main(int argc, char*argv[])
57{
58    int i=0, cur_state_id=0, new_state_id;
59    char c;
60    QUEUE *q;
61    q=&queue;
62    memset(distance,-1, 65536*sizeof(int));
63    //freopen("input.txt", "r", stdin);
64    while(scanf("%c", &c)!=EOF){
65        if(c!='\n'){
66            cur_state_id<<=1;
67            if (c=='b') cur_state_id+=1;
68        }
69    }
70    if(cur_state_id==ALL_BLACK || cur_state_id==ALL_WHITE){
71        printf("0\n");
72        return;
73    }
74    EnQueue(q, cur_state_id);
75    distance[cur_state_id]=0;
76    while(!Empty(q)){
77        cur_state_id=DeQueue(q);
78        
79        for(i=0;i<MAXSIZE;i++){
80            new_state_id=Flip(cur_state_id, i);
81            if(distance[new_state_id]==-1){
82                if(new_state_id==ALL_BLACK || new_state_id==ALL_WHITE){
83                    printf("%d\n", distance[cur_state_id]+1);
84                    return;
85                }
86                distance[new_state_id]=distance[cur_state_id]+1;
87                EnQueue(q, new_state_id);
88            }
89        }
90    }
91    printf("Impossible\n");
92    return;
93}
94