//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // [Tips] // XCodeでのEOF入力はCtrl+D // ¥はAlt+\ // ansは結構INTの範囲2,147,483,647を超えることがあるのでlong long使っておいたほうが良い //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////// //yukicorder //No.585 工夫のないパズル // //IDA*探索に挑戦したいが、まずは愚直に、昔8パズルでやったのを思い出して //1. なにも考えず幅優先探索BFS //結果:当然のごとくTLE・・・ // //そういえば8パズルでは双方向探索で劇的に速くなったけど・・・ //2. せっかくだから双方向BFSまた実装してみるか、復習がてら。どうせTLEになるだろうとは思いつつ //結果:それでも変わらず同じ問題でTLE・・・無駄な労力返せ〜 // //ということでようやく本題のIDA*探索へ。大いに蟻本と渦巻本を参考にしながら //3. 知識あり(ヒューリスティクスを使った) ID-DFS (Iterative Deepening Depth-First Search)、ID-A*を実装 <== イマココ //結果:なんとダメでした。TLE。2のときより1問しか多く解けなかった。 //もっとフツーに攻略法ライクに解くんだってさ。これまた徒労でした。ちーん。。。 //////////////////////////////////////// //#define debug //******************************************************************************************************************************************* #ifdef debug #include #endif #include #include // next_permutation #include #include #include #include #include #include //memcpy #include #include #include #include #include //accumulate #include //#include //hash func. #include //ifstream, ofstream #include //insert_iterator::inserter #include //#define NDEBUG //If NDEBUG is defined before #include , assert will be ignored. You had better define NDEBUG when u submit the code. #include //assert using namespace std; #define dout cout //If u wanna output to a text file instead of standard output, plz define OUTPUTFILE. //#define OUTPUTFILE "output.txt" //************************************************************ #ifdef OUTPUTFILE #define dout outputfile ofstream outputfile(OUTPUTFILE); #define OutputFilePath "/Users/Nag/Documents/Prgm/Test/DerivedData/Test/Build/Products/Debug/output.txt" #endif #define din cin //If u wanna input from a text file instead of standard input, plz define INPUTFROMTEXTFILEを. //#define INPUTFILE "input.txt" //************************************************************** #ifdef INPUTFILE #define din inputfile ifstream inputfile(INPUTFILE); #endif #define scand(A) scanf("%d", &(A)) #define scans(A) scanf("%s", (A)) #define printd(A) printf("%d\n", (A)) #define prints(A) printf("%s\n", (A)) #define disp(A) dout << #A << " = " << setw(3) << (A) << endl #define disP(A) dout << setw(3) << (A) << " " #define rep(i,a,n) for(int (i)=(a); (i)<(n); (i)++) #define show(A,s,g) dout << #A << " = "; rep(j, (s), (g)) {disP(A[j]);} dout << endl #define showi(A,s,g) dout << #A << " = "; rep(j, (s), (g)) {disP(j);} dout << endl #define sign(x) ((x)>0)-((x)<0) //x<0: -1, x=0: 0, x>0: +1 #define p(i) ((i)/2) #define l(i) ((i)*2) #define r(i) ((i)*2+1) #define sibling(i) (i^1) //the other sibling of i (ex. 16^1 = 17, 17^1 = 16) #define isRightChild(i) (i&1) // ex. 16&1 = 0, 17&1 = 1 #define isLeftChild(i) (!(i&1)) // ex. 16&1 = 1, 17&1 = 0 int dx[] = {1, 0, -1, 0}; int dy[] = {0, 1, 0, -1}; typedef pair ii; typedef pair iii; typedef vector vi; typedef long long ll; typedef unsigned long long ull; const int INF = (1LL<<31)-1; const ll INF_LL = (ll)9e18-1LL; //Be careful for overflow. const ull INF_ULL = (ull)1e19-1ULL; const int NONE = -1; const ll MOD = (ll)1e9+7; //大きい素数の代表といえばこの人、10億7さん const int N_MAX = 3010; //num of vertex or element const int M_MAX = 124760; //num of edge const int DATA_MAX = 1010; #define N 4 #define N2 16 string GOAL = "ABCDEFGHIJKLMNOP"; //24 patterns of possible move #define K_MAX 24 char dir[K_MAX] = {'R','R','R','R','R','R','R','R','R','R','R','R','C','C','C','C','C','C','C','C','C','C','C','C'}; //direction int pos[K_MAX] = { 0 , 0 , 0 , 1 , 1 , 1 , 2 , 2 , 2 , 3 , 3 , 3 , 0 , 0 , 0 , 1 , 1 , 1 , 2 , 2 , 2 , 3 , 3 , 3}; //position int dif[K_MAX] = { 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3 , 1 , 2 , 3}; //difference int MDT[N2][N2]; //Manhattan Distance Table #define LIMIT_MAX 120 //ID-DFSの最大深さ制限 = 最長手数100手の問題らしいので、これくらいで制限 int limit; //ID-DFSの現在の深さ制限 < LIMIT_MAX int path[LIMIT_MAX+1]; //ID-DFSで現在注目しているノードへのパス (パズルの初期状態から、現在注目しているパズルの状態までの手) #define H 3 //過去H手までさかのぼって打ち消さないかチェックする int min_solve_depth; //一番最初に解を見つけたときのdepth。ID-DFSなので、これすなわち最小手数となる ll numOfSearch = 0; struct PUZZLE { string state; int md; //Manhattan Distance bool isGoal() { return this->state==GOAL; } void display() { dout << "----\n"; disp(this->state); disp(this->md); rep(i,0,N) { rep(j,0,N) { dout << this->state[i*N+j]; } dout << endl; } dout << endl; } void rotate(int k) { //pをk番目 (k=0...23) の動かし方で1手動かして返す //同時にmdも更新する int start, last, jump; char tmp[N2]; if(dir[k]=='R') { jump = 1; start = N * pos[k]; last = start + (N-1)*jump; // = start + 3 } else { assert(dir[k]=='C'); jump = N; start = pos[k]; last = start + (N-1)*jump; // = start + 12 } //一旦tmpにdifだけずらしてコピーしておいて for(int i=start; i<=last; i+=jump) { int next = i + dif[k] * jump; if(next > last) next = i - (N - dif[k])*jump; tmp[next] = state[i]; md -= MDT[i][state[i]-'A']; } //元の配列を更新する for(int i=start; i<=last; i+=jump) { state[i] = tmp[i]; md += MDT[i][state[i]-'A']; } } static int getMD(PUZZLE p) { int sum = 0; rep(i,0,N2) { sum += MDT[i][p.state[i]-'A']; } return sum; } }; PUZZLE currentState; //ID-DFSで現在注目しているノード (現在注目しているパズルの状態) void init() { //calc. MDT rep(i,0,N2) { rep(j,0,N2) { //通常のマンハッタン距離 MDT[i][j] = abs(i/N - j/N) + abs(i%N - j%N); //同じ行or列にあれば1手で移動できる //行も列も異なれば2手必要 // MDT[i][j] = (i/N != j/N) + (i%N != j%N); } } } void display() { #ifdef debug dout << "----\n"; dout << "MDT[][] = \n"; dout << " "; showi(j, 0, N2); rep(i,0,N2) { disP(i) << ":"; rep(j,0,N2) { disP(MDT[i][j]); } dout << endl; } #endif } bool dfs(int depth, int moveHistory[H]) { numOfSearch++; #ifdef debug dout << "========================= dfs ( d=" << depth << ", 直近3手=" << moveHistory[0] << ", " << moveHistory[1] << ", " << moveHistory[2] << " )\n"; currentState.display(); #endif if( currentState.md==0 ) { #ifdef debug dout << "SOLVED!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n"; #endif min_solve_depth = depth; return true; } if( depth + currentState.md > limit ) { #ifdef debug disp(depth); disp(currentState.md); disp(depth + currentState.md); disp(limit); disp(depth + currentState.md > limit); dout << "limit over\n"; #endif return false; } //現在の状態から1手で実現できる状態を列挙する //その際、引数で与えられた直近の3手を打ち消すような手は行わないように注意する PUZZLE tmp = currentState; //track back用に現在の状態を保存しておく rep(k,0,K_MAX) { if(k%(N-1)!=0) continue; //+2, +3だけ動かすmoveは、結局+1 moveの繰り返しなので、ignoreする #ifdef debug dout << "--------次の1手で実現できる状態の列挙\n"; disp(k); disP(dir[k]); disP(pos[k]); disP(dif[k]); dout << endl; #endif bool shouldIgnore = false; int difContinuouslyByMoveHistory = 0; //kと同じdir[]、pos[]を、過去3手で「連続で」どれくらい動かしたか? rep(h,0,H) { if( moveHistory[h]==NONE ) break; if( dir[k]!=dir[moveHistory[h]] or pos[k]!=pos[moveHistory[h]] ) break; difContinuouslyByMoveHistory += dif[moveHistory[h]]; if( dif[k] + difContinuouslyByMoveHistory == N ) { #ifdef debug dout << "直近の " << h+1 << " 手 = " << moveHistory[h] << "を打ち消す手なので、ignore\n"; disP(dir[moveHistory[h]]); disP(pos[moveHistory[h]]); disP(dif[moveHistory[h]]); #endif shouldIgnore = true; break; } } if(shouldIgnore) continue; //kが無視すべきでない手であれば currentState.rotate(k); //その手を実行し、 //次の階層のdfsを呼び出す int newMoveHistory[H]; newMoveHistory[0] = k; rep(h,1,H) newMoveHistory[h] = moveHistory[h-1]; if( dfs(depth+1, newMoveHistory ) ) { //配下からtrueが返ってきたら解けたということなので、 path[depth] = k; //この手kを解として記録 return true; } else { //配下で解けなかったら、back track currentState = tmp; } } #ifdef debug dout << "すべての手を列挙しても解けなかったので、falseを返す\n"; dout << "END OF ========================= dfs ( d=" << depth << ", 直近3手=" << moveHistory[0] << ", " << moveHistory[1] << ", " << moveHistory[2] << " )\n"; #endif return false; } int solve_IterativeDeepening(PUZZLE initialState) { //最初に見つかった解法の手数 (ID-DFSなので、これは最小手数になっている) を返す、解けなればNONEを返す //初期状態のMD limit = initialState.md = PUZZLE::getMD(initialState); #ifdef debug dout << "Initial State =\n"; initialState.display(); #endif for(limit=initialState.md; limit < LIMIT_MAX; limit++) { #ifdef debug dout << "//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\n"; dout << "limitを1つ増やして、また初期状態からDFSし直す\n"; disp(limit); dout << "//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\n"; #endif //track back to initial state currentState = initialState; int noMoveHistory[H]; rep(h,0,H) noMoveHistory[h] = NONE; if( dfs(0, noMoveHistory) ) { //solved!! int ans = min_solve_depth; //optimize the solution, path[i] and min_solve_depth //+2, +3するmoveをskipしていたので、+1 moveが連続する箇所を、対応する+2 move or +3 moveに変換する rep(i,0,min_solve_depth-1) { if( dir[path[i]] == dir[path[i+1]] and pos[path[i]] == pos[path[i+1]]) { path[i+1] += dif[path[i]]; path[i] = NONE; ans--; } } return ans; } } return NONE; } int main() { //cin, coutの高速化 *注意:cinを使うなら全部cinで、scanfを使うなら全部scanfで統一するように! cin.tie(0); //cinとcoutの同期を切る ios::sync_with_stdio(false); //iostreamとstdioの同期を切る //read input data // scand(N); string s, ss; rep(i,0,N) { din >> s; ss += s; } //------------------------------------------------------------------------------------------ #ifdef debug //start timer auto startTime = chrono::system_clock::now(); #endif //------------------------------------------------------------------------------------------ PUZZLE puzzle; puzzle.state = ss; init(); display(); int ans = solve_IterativeDeepening(puzzle); #ifdef debug dout << "=== OUTPUT ===\n"; #endif if(ans!=NONE) { dout << ans << endl; rep(i,0,min_solve_depth) { if( path[i]==NONE ) continue; dout << dir[path[i]] << " " << pos[path[i]] << " " << dif[path[i]] << endl; } } else { dout << "UNSOLVABLE!!!\n"; } // disp(numOfSearch); //------------------------------------------------------------------------------------------ #ifdef debug //stop timer auto endTime = chrono::system_clock::now(); auto dur = endTime - startTime; auto msec = chrono::duration_cast(dur).count(); dout << fixed << setprecision(4) << (double)msec/1000 << " sec \n"; #endif //------------------------------------------------------------------------------------------ #ifdef INPUTFILE inputfile.close(); #endif #ifdef OUTPUTFILE outputfile.close(); cout << "\"" << OutputFilePath << "\"" << endl; #endif return 0; }