C++/PTA 球队“食物链”

简介: 某国的足球联赛中有N支参赛球队,编号从1至N。联赛采用主客场双循环赛制,参赛球队两两之间在双方主场各赛一场。

题目要求

某国的足球联赛中有N支参赛球队,编号从1至N。联赛采用主客场双循环赛制,参赛球队两两之间在双方主场各赛一场。


联赛战罢,结果已经尘埃落定。此时,联赛主席突发奇想,希望从中找出一条包含所有球队的“食物链”,来说明联赛的精彩程度。“食物链”为一个1至N的排列{ T1 T2 ⋯ TN },满足:球队T1战胜过球队T2,球队T2战胜过球队T3,⋯,球队T(N−1)战胜过球队TN,球队TN战胜过球队T1。


现在主席请你从联赛结果中找出“食物链”。若存在多条“食物链”,请找出字典序最小的。


注:排列{ a1 a2 ⋯ aN}在字典序上小于排列{ b1 b2 ⋯ bN },当且仅当存在整数K(1≤K≤N),满足:aK<bK且对于任意小于K的正整数i,ai=bi。

输入格式:


输入第一行给出一个整数N(2≤N≤20),为参赛球队数。随后N行,每行N个字符,给出了N×N的联赛结果表,其中第i行第j列的字符为球队i在主场对阵球队j的比赛结果:W表示球队i战胜球队j,L表示球队i负于球队j,D表示两队打平,-表示无效(当i=j时)。输入中无多余空格。

输出格式:


按题目要求找到“食物链”T1 T2 ⋯ TN,将这N个数依次输出在一行上,数字间以1个空格分隔,行的首尾不得有多余空格。若不存在“食物链”,输出“No Solution”。


输入样例1:

5

-LWDW

W-LDW

WW-LW

DWW-W

DDLW-


输出样例1:

1 3 5 4 2


输入样例2:

5

-WDDW

D-DWL

DD-DW

DDW-D

DDDD-


输出样例2:

No Solution


解题思路

在主函数中,首先读入联赛比赛结果表 st,然后判断是否存在“食物链”。如果不存在,直接输出 “No Solution”;否则,继续执行。


接着,调用 DFS 函数 dfs() 进行搜索。在每次搜索时,该程序首先判断是否已经找到符合要求的排列,如果是则直接返回。否则,以当前搜索点为起点,尝试连接每个未被访问过且满足“食物链”条件的点进行搜索。


为了避免运行时间过长,优化了搜索过程:在搜索每个点之前,首先判断该点是否战胜了 0 号球队。


代码

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int n;
char st[25][25];
int a[25];
int ans;
int l;
int visit[25];
int u;
void dfs(int v)
{
  int i,j;
  if(ans==1)
  return ;
  if(l==n)
  {
  if(st[v][u]=='W'||st[u][v]=='L')
  {
    for(j=0;j<n-1;j++)
    printf("%d ",a[j]+1);
    printf("%d\n",a[n-1]+1);
    ans=1;
    return ;
  }
  }
  for(i=0;i<n;i++)
  {
  if(ans==1)
  return ;
  int tag=0;
  //优化,因为是一个环,若该点没有战胜0,则就没有必要对该点判断下去 
  for(j=1;j<n;j++)
  {
    if(!visit[j]&&st[j][0]=='W'||st[0][j]=='L')
    {
    tag=1;
    break;
    }
  }
  if(tag==0)
  return ;
  if(!visit[i]&&(st[v][i]=='W'||st[i][v]=='L'))
  {
    visit[i]=1;
    a[l]=i;
    l++;
    dfs(i);
      visit[i]=0;
      l--;
  } 
  }
}
int main()
{
  int i,j;
  scanf("%d",&n);
  for(i=0;i<n;i++)
  scanf("%s",st[i]);
  int tag=0;
  //若存在一个食物链,就直接判断从0开始是否可以即可 
  for(i=1;i<n;i++)
  {
  if(st[i][0]=='W'||st[0][i]=='L')
  {
    tag=1;
    break;
  }
  }
  if(tag==0)
  {
  printf("No Solution\n");
  return 0;
  }
  memset(visit,0,sizeof(visit));
    ans=0;
  l=0;
  u=0;
  a[l]=0;
  l++;
  visit[0]=1;
  dfs(0);
  if(ans==0)
  printf("No Solution\n");
  return 0;
}



注意:在 DFS 函数中,我们传递了当前搜索点到函数中,以便在搜索结束后能够检查最后一个点是否与起点相邻。同时,在搜索过程中,我们使用了数组 a 记录了当前排列。若存在符合要求的排列,我们直接输出 a 数组即可。


DFS算法

具体思想参考:DFS学习总结


使用递归函数实现 DFS 算法时,函数需要满足以下几个要求:


函数的返回类型为 void。

函数的名称可以根据需求自行设定,通常为 dfs 或 dfs_search 等等。

函数应该包含三个参数:当前节点(通常为整型)、当前访问状态(用位运算表示,通常为整型)和总节点数(通常为整型)。

函数体内部需要判断是否已经访问完了所有的节点。如果是,输出当前节点并返回。

如果还有节点没有被访问过,首先需要遍历当前节点的邻接节点。对于每个未被访问过且与当前节点相邻的节点,我们需要将其加入到访问状态中,然后继续递归访问该节点。在递归完所有邻接点后需要执行回溯操作,即输出当前节点。

下面是一段伪代码,展示了如何使用递归函数实现 DFS 算法:


void dfs(int u, int S, int n) {
    if (S == (1 << n) - 1) {  // 所有点都已被访问
        输出当前节点 u;
        return;
    }
    遍历节点 u 的所有邻接点 v:
        如果节点 v 没有被访问过且节点 u 和节点 v 之间有边相连:
            将节点 v 加入到访问状态中;
            递归访问节点 v;
            输出当前节点 u(即执行回溯操作);
}


总结

本文使用DFS算法进行解题,读者可躬身实践。

我是秋说,我们下次见。

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