Python冲击省一蓝桥杯 DFS集锦(1)

简介: Python冲击省一蓝桥杯 DFS集锦

耐心看完 一定会对你有所帮助 有什么不懂的随时可以私信小郑


深搜虽然很难 但总要面对 如果总是逃避 那就很难进步!


下面呈现的内容将以题目来源+题目分析+代码+知识点学习来源的路线展开


问题来源:1207. 大臣的旅费 - AcWing题库


很久以前,T王国空前繁荣。


为了更好地管理国家,王国修建了大量的快速路,用于连接首都和王国内的各大城市。


为节省经费,T国的大臣们经过思考,制定了一套优秀的修建方案,使得任何一个大城市都能从首都直接或者通过其他大城市间接到达。


同时,如果不重复经过大城市,从首都到达每个大城市的方案都是唯一的。


J是T国重要大臣,他巡查于各大城市之间,体察民情。


所以,从一个城市马不停蹄地到另一个城市成了J最常做的事情。


他有一个钱袋,用于存放往来城市间的路费。


聪明的J发现,如果不在某个城市停下来修整,在连续行进过程中,他所花的路费与他已走过的距离有关,在走第x千米到第x+1千米这一千米中(x是整数),他花费的路费是x+10这么多。也就是说走1千米花费11,走2千米要花费23。


J大臣想知道:他从某一个城市出发,中间不休息,到达另一个城市,所有可能花费的路费中最多是多少呢?


输入格式


输入的第一行包含一个整数 n,表示包括首都在内的T王国的城市数。


城市从 1 开始依次编号,1 号城市为首都。


接下来 n−1 行,描述T国的高速路(T国的高速路一定是 n−1 条)。


每行三个整数 Pi,Qi,Di,表示城市 PiPi 和城市 QiQi 之间有一条双向高速路,长度为 Di 千米。


输出格式


输出一个整数,表示大臣J最多花费的路费是多少。


题目分析: "如果不重复经过大城市,从首都到达每个大城市的方案都是唯一的。"这句话的意思是 连通图不存在环 如果存在环 方案不唯一,所以注意:这里的双向高速路指的是无向图的边,强调无向边的概念,而不是可以重复式来回。如果大臣走了i千米,那么根据题意"在走第x千米到第x+1千米这一千米中(x是整数),他花费的路费是x+10"


总费用=(1+10)+(2+10)+...(i+10)=(1+i)*i/2+10*i 即求i的最大值


那么问题就转化为求任意两个城市间的距离的最大值(距离最大当然大臣走的路程也越大)


那么这就是一个经典问题:求树的直径问题。


树的直径定义:树上任意两节点之间最长的简单路径即为树的「直径」


简单路径:不经过重复点 一次性到达


树的直径有两种常用求法,分别是两次DFS以及树形DP。

image.png


本篇只介绍两次DFS  树的直径证明_哔哩哔哩_bilibili


这个证明理解起来不难的,理解了原理再去下手。


Python要实现这种算法 小郑归纳了一下 需要3个容器


一个字典point 用于存储连接关系和连接费用


一个列表res 用于存储某个结点到出发点的费用


一个列表vis 用于表述一个结点是否访问过


n=int(input())
point=dict((i,{})for i in range(n+1))
res=[0 for i in range(n+1)]#初始化
for i in range(n-1):
    tmp=list(map(int,input().split()))
    point[tmp[0]][tmp[1]]=tmp[2]
    point[tmp[1]][tmp[0]]=tmp[2]
vis=[0 for i in range(n+1)]#初始化一开始都没有访问过
def dfs(st):
    for i in point[st]:#遍历st的邻居
        to=i#邻居
        if not vis[to]:#如果没访问过
            vis[to]=1#设置成已访问
            res[to]=res[st]+point[st][to]#起点到邻居的距离=起点到st的距离+st到邻居的距离
            dfs(to)#深搜下一个结点
vis[1]=1#特殊情况出发点以后防止回到出发点,原因如下
dfs(1)#把1作为起点,假设1连接2,当dfs(2)的时候,不能返回到1
maxlen=max(res)#找到距离出发点最远的点
Q=res.index(maxlen)#端点1
vis=[0 for i in range(n+1)]
res=[0 for i in range(n+1)]
#恢复
vis[Q]=1
dfs(Q)
ans=max(res)#找到距离端点1最远的点
W=res.index(ans)#找到端点2
print(int((1+ans)*ans/2+10*ans))



 思路来源于C++这位大佬【朝夕的ACM笔记】树上问题-树的直径 - 知乎 (zhihu.com)


问题来源:“蓝桥杯”练习系统 之算法提高(lanqiao.cn)


       zsyzgu是一个弱菜,尽管如此他还是参加了智能体系列赛。智能体系列赛的问题经简化后是这样的,有一只猴子和一些矿点,知道他们在平面上的坐标,这只猴子要经过这些矿点至少一次。假设这只猴子从点A走到点B所要花费的步数是这两个点的曼哈顿距离(即|A.x-B.x|+|A.y-B.y|),问这只猴子经过这些矿点至少一次所需的最少步数。

 系列赛中的许多选手都用了贪心的策略,即每次都到最近的没经过的矿点去。但zsyzgu的思路是搜索,这也是他能够摆脱垫底命运获得纪念版T-shirt的原因。


输入格式


 第一行两个数表示猴子的坐标;

 第二行一个数n表示矿点数;

 接下来n行每行两个数表示每个矿点的坐标。


输出格式


 一行一个数表示最少步数。


题目分析:给定起始点要求遍历所有所有点花费的最短费用


可采用深搜 类似于迷宫的做法 可以结合我之前有一篇博客 (有模板) 蓝桥杯 迷宫 二叉树 真题小郑的博客-CSDN博客

对于这道题我们先读入数据 将所有点的坐标存到point这样一个二维数组中


建立一个vis数组标记结点是否访问过


定义一个深搜函数 参数由x,y,k构成 x,y代表坐标,k代表到达(x,y)花费的费用


代码难点分析(学习体会):深搜的重要一点就是回溯

一开始我也觉得挺抽象的,毕竟是递归。下面我解释一下:假设出发点a的应该访问的结点是b,c   存在列表s=[b,c]中 从头开始遍历 那么一开始结点b是没有访问过的 那就尝试把结点b作为下一步,然后继续深搜结点b,对于结点b,遍历所有结点,先访问a,由于a访问过了,那么只能访问c,因为c没有被访问过,然后我们继续深搜c。深搜c的时候,由于a,b都已经被访问过了,那么就可以更新Minstep了,return none。

return none之后做什么呢?想一想,我们深搜c之前做了什么?我们做了:设置结点b已经访问过,为什么要这么设置?因为我们要防止深搜c的时候回到b点!现在,c点已经深搜完毕,;然后结点b需要设置成未访问。原因是这样(这里是难点),请看图


image.png


假设有这样一幅图,求a到c的路径方案总数(结点不重复),显然只有两种。


只是现在多了一个结点d,但是不影响。同样的,作为开始点的a,我们需要遍历它所有的邻居,一开始从a出发,然后标记a已访问,然后先深搜b,深搜b的时候,代表从b出发,把b标记为已访问,然后去深搜它的所有邻居。它只有一个邻居,且c是叶子节点,那么直接修改minstep值(对于原题来说相当于),或者说方案数+1,也就是深搜b的邻居这件事做完了。那么此时深搜b这件事情已经做完了一半,因为深搜b的步骤:标记b已经访问,深搜b的邻居,标记b未访问。我们做完了前两项.


还差标记b未访问,也就是我们上面的疑惑点。试想,如果不把b标记为未访问,相当于深搜b的步骤只有刚刚我们做的前两项,那等于我们做完了深搜b这件事,那么现在就要去深搜d


下面开始深搜d,根据步骤,标记d已经访问过,然后去遍历d的邻居,d的邻居a,b,都已经访问过了,那么就不会做任何事情,因为我们dfs某个结点只对他未访问过的邻居操作。所以深搜d这件事,只做了一件事:判断。并没有给出a>>d>>b>>c这条路线,所以不把b标记为未访问这件事首先是不合理的。


下面再看其合理性:试想,如果把b标记为未访问,那么对于d的邻居,只有b未访问,那么我们就去深搜结点b...最终实现方案数+1!大功告成!


x,y=map(int,input().split())#[0,0]
n=int(input())
point=[]
for i in range(n):
    point.append(list(map(int,input().split())))
    #[[0,1]...]
minstep=float('inf')
vis=[0 for i in range(n)]
def dfs(x,y,k):
    global minstep,vis,point
    if k>minstep:
        return
    if 0 not in vis:
        minstep=min(k,minstep)
        return 
    for i in range(n):
        if not vis[i]:
            vis[i]=1
            nx=point[i][0]
            ny=point[i][1]
            dfs(nx,ny,k+abs(x-point[i][0])+abs(y-point[i][1]))
            #回溯
            vis[i]=0
dfs(x,y,0)
print(minstep)

         


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