#878366 (Rust) No.5013 セクスタプル (open)

• 問題: No.5013 セクスタプル (open)
• ユーザー: r3yohei
• 提出日時: 2023-06-05 22:12:54
• 言語: Rust (1.83.0 + proconio)
• 結果: AC
• 実行時間: 1,982 ms / 2,000 ms
• コード長: 13,587 bytes
• コンパイル時間: 2,053 ms
• コンパイル使用メモリ: 172,104 KB
• 実行使用メモリ: 4,496 KB
• スコア: 17,450
• 最終ジャッジ日時: 2023-06-05 22:16:23
• 合計ジャッジ時間: 207,055 ms
• ジャッジサーバーID （参考情報）: judge13 / judge15

ファイルパターン	結果
other	AC * 100

ソースコード

#![allow(non_snake_case, unused)]

use std::io::*;
use std::{collections::*, fmt::format};
use std::{cmp::*, vec};
use crate::input::{*, marker::*};
use crate::rand::Xoshiro256;

const N: usize = 36; // 操作回数
const NUM_DICE: usize = 6; // 操作1回当りのダイスの数
const BOARD_SIZE: usize = 6; // ダイスを配置するセルのサイズ
const TL: f64 = 1.98; // 全体の制限時間
const T0: f64 = 3.0; // 焼きなまし初期温度
const T1: f64 = 1.0; // 焼きなまし終温度
const MULTI_START: f64 = 5.; // 多点スタートする回数

/// proconioみたいなやつ
pub mod input {
    use std::{
        cell::RefCell,
        fmt::Debug,
        io::{stdin, BufRead, BufReader, Stdin},
        str::{FromStr, SplitWhitespace},
    };

    thread_local!(
        pub static STDIN_SOURCE: RefCell<Source> = RefCell::new(Source {
            stdin: BufReader::new(stdin()),
            tokens: "".split_whitespace(),
        });
    );

    pub struct Source {
        stdin: BufReader<Stdin>,
        tokens: SplitWhitespace<'static>,
    }
    impl Source {
        pub fn next_token(&mut self) -> Option<&str> {
            self.tokens.next().or_else(|| {
                let mut input = String::new();
                self.stdin.read_line(&mut input).unwrap();
                self.tokens = Box::leak(input.into_boxed_str()).split_whitespace();
                self.tokens.next()
            })
        }
    }
    #[macro_export]
    macro_rules! read_value {
        (from $s:expr, [$t:tt; $n:expr]) => {
            (0..$n).map(|_| $crate::read_value!(from $s, $t)).collect::<Vec<_>>()
        };
        (from $s:expr, [$t:tt]) => {
            let n = $crate::read_value!(from $s, usize);
            $crate::read_value!(from $s, [$t; n])
        };
        (from $s:expr, $t:ty) => {
            <$t as $crate::input::Readable>::read(&mut $s)
        };
        (from $s:expr, $($t:tt),* $(,)?) => {
            ($($crate::read_value!(from $s, $t)),*)
        };
        ($($r:tt)*) => {
            $crate::input::STDIN_SOURCE.with(|s| {
                let mut s = s.borrow_mut();
                $crate::read_value!(from s, $($r)*)
            })
        }
    }
    #[macro_export]
    macro_rules! input {
        () => {
        };
        ($x:tt: $t:tt, $($r:tt)*) => {
            let $x = $crate::read_value!($t);
            $crate::input!($($r)*);
        };
        (mut $x:tt: $t:tt, $($r:tt)*) => {
            let mut $x = $crate::read_value!($t);
            $crate::input!($($r)*);
        };
        (from $s:expr, $x:tt, $t:tt, $($r:tt)*) => {
            let $x = $crate::read_value!(from $s, $t);
            $crate::input!(from $s, $($r)*);
        };
        (from $s:expr, mut $x:tt, $t:tt, $($r:tt)*) => {
            let mut $x = $crate::read_value!(from $s, $t);
            $crate::input!(from $s, $($r)*);
        };
        ($($r:tt)*) => {
            $crate::input!($($r)*,);
        };
    }
    pub trait Readable {
        type Output;
        fn read(source: &mut Source) -> Self::Output;
    }
    impl<T: FromStr<Err = E>, E: Debug> Readable for T {
        type Output = T;
        fn read(source: &mut Source) -> T {
            source.next_token().unwrap().parse().unwrap()
        }
    }
    pub mod marker {
        macro_rules! impl_readable {
            ($e:ident, $t:ty, $u:ty, $f:expr) => {
                pub enum $e {}
                impl $crate::input::Readable for $e {
                    type Output = $t;
                    fn read(mut source: &mut $crate::input::Source) -> $t {
                        $f($crate::read_value!(from source, $u))
                    }
                }
            };
        }
        impl_readable!(Usize1, usize, usize, |x| x - 1);
        impl_readable!(Isize1, isize, isize, |x| x - 1);
        impl_readable!(Chars, Vec<char>, String, |x: String| x.chars().collect());
        impl_readable!(Bytes, Vec<u8>, String, |x: String| x.bytes().collect());
    }
}

/// 疑似乱数xoshiro256
/// yukicoderでRustのrand crateが使えないため
mod rand {
    pub(crate) struct Xoshiro256 {
        s0: u64,
        s1: u64,
        s2: u64,
        s3: u64,
    }

    impl Xoshiro256 {
        pub(crate) fn new(mut seed: u64) -> Self {
            let s0 = split_mix_64(&mut seed);
            let s1 = split_mix_64(&mut seed);
            let s2 = split_mix_64(&mut seed);
            let s3 = split_mix_64(&mut seed);
            Self { s0, s1, s2, s3 }
        }

        fn next(&mut self) -> u64 {
            let result = (self.s1.wrapping_mul(5)).rotate_left(7).wrapping_mul(9);
            let t = self.s1 << 17;

            self.s2 ^= self.s0;
            self.s3 ^= self.s1;
            self.s1 ^= self.s2;
            self.s0 ^= self.s3;
            self.s2 ^= t;
            self.s3 = self.s3.rotate_left(45);

            result
        }

        pub(crate) fn gen_usize(&mut self, lower: usize, upper: usize) -> usize {
            assert!(lower < upper);
            let count = upper - lower;
            (self.next() % count as u64) as usize + lower
        }

        pub(crate) fn gen_i64(&mut self, lower: i64, upper: i64) -> i64 {
            assert!(lower < upper);
            let count = upper - lower;
            (self.next() % count as u64) as i64 + lower
        }

        pub(crate) fn gen_f64(&mut self) -> f64 {
            const UPPER_MASK: u64 = 0x3ff0000000000000;
            const LOWER_MASK: u64 = 0xfffffffffffff;
            let result = UPPER_MASK | (self.next() & LOWER_MASK);
            let result: f64 = unsafe { std::mem::transmute(result) };
            result - 1.0
        }

        pub(crate) fn gen_bool(&mut self, prob: f64) -> bool {
            self.gen_f64() < prob
        }
    }

    fn split_mix_64(x: &mut u64) -> u64 {
        *x = x.wrapping_add(0x9e3779b97f4a7c15);
        let mut z = *x;
        z = (z ^ z >> 30).wrapping_mul(0xbf58476d1ce4e5b9);
        z = (z ^ z >> 27).wrapping_mul(0x94d049bb133111eb);
        z ^ z >> 31
    }
}

pub trait ChangeMinMax {
    fn change_min(&mut self, v: Self) -> bool;
    fn change_max(&mut self, v: Self) -> bool;
}
impl<T: PartialOrd> ChangeMinMax for T {
    fn change_min(&mut self, v: T) -> bool {
        *self > v && { *self = v; true }
    }
    fn change_max(&mut self, v: T) -> bool {
        *self < v && { *self = v; true }
    }
}

/// 呼び出すたびに現在の経過時間を返す
pub fn get_time() -> f64 {
    static mut STIME: f64 = -1.0;
    let t = std::time::SystemTime::now().duration_since(std::time::UNIX_EPOCH).unwrap();
    let ms = t.as_secs() as f64 + t.subsec_nanos() as f64 * 1e-9;
    unsafe {
        if STIME < 0.0 {
            STIME = ms;
        }
        // ローカル環境とジャッジ環境の実行速度差はget_timeで吸収しておくと便利
        #[cfg(feature = "local")]
        {
            (ms - STIME) * 1.5
        }
        #[cfg(not(feature = "local"))]
        {
            (ms - STIME)
        }
    }
}

/// 入力を受け取って保持するための構造体
#[derive(Clone)]
pub struct Input {
    dice: Vec<Vec<usize>>, // dice[i][j] := i回目のダイスjの出目
}
impl Input {
    fn new() -> Self {
        input! {
            dice: [[usize; NUM_DICE]; N],
        }
        Self { dice }
    }
}

/// 6x6のセルの状態を保持するための構造体
#[derive(Clone)]
struct State {
    cell: Vec<usize>, // cell[i * BOARD_SIZE + j] := i行j列目に置かれたのが何操作目の出目か
}
impl State {
    // 構造体とメンバ変数を初期化する
    fn new() -> Self {
        // どこに何を置くかすべて決まらないとスコアが得られないので，とりあえず置く
        let mut cell = vec![];
        for i in 0..BOARD_SIZE {
            for j in 0..BOARD_SIZE {
                cell.push(i * BOARD_SIZE + j);
            }
        }
        // 入力例1の出力を使って，スコア計算の妥当性を確認する用
        // let mut cell = vec![0; BOARD_SIZE * BOARD_SIZE];
        // for i in 0..N {
        //     input! {
        //         xi: Usize1,
        //         yi: Usize1,
        //     }
        //     cell[xi * BOARD_SIZE + yi] = i;
        // }
        Self {cell}
    }
    // スコアを計算する
    fn calc_score(&mut self, input: &Input) -> i64 {
        let mut score = 0;
        for i in 0..BOARD_SIZE {
            // iを行，jを列とみなすのと，iを列，jを行とみなすのを同時にやる
            // iを行とみなすとき，i行目について，全ての列に登場する目があるか･全ての列に登場する目で，さらに追加の目があるかを調べる
            let mut num_dice_row = vec![0; NUM_DICE];
            let mut forbidden_set_row = HashSet::new();
            // iを列とみなすとき，i列目について，全ての行に登場する目があるか･全ての行に登場する目で，さらに追加の目があるかを調べる
            let mut num_dice_col = vec![0; NUM_DICE];
            let mut forbidden_set_col = HashSet::new();
            for j in 0..BOARD_SIZE {
                // iを行とみなすとき
                let dice_ij = &input.dice[self.cell[i * BOARD_SIZE + j]];
                let mut num_dice_map_row = HashMap::new();
                for &d in dice_ij {
                    *num_dice_map_row.entry(d).or_insert(0) += 1;
                }
                // セル(i, j)について計上
                for d in 1..=6 {
                    // (i, j)に存在しない目があるかどうかを判定しておく
                    if let Some(&num_d) = num_dice_map_row.get(&d) {
                        // あればとりあえず計上
                        num_dice_row[d - 1] += num_d;
                    } else {
                        // なければ無いことを記録
                        forbidden_set_row.insert(d);
                    }
                }

                // iを列とみなすとき
                let dice_ji = &input.dice[self.cell[j * BOARD_SIZE + i]];
                let mut num_dice_map_col = HashMap::new();
                for &d in dice_ji {
                    *num_dice_map_col.entry(d).or_insert(0) += 1;
                }
                // セル(i, j)について計上
                for d in 1..=6 {
                    // (i, j)に存在しない目があるかどうかを判定しておく
                    if let Some(&num_d) = num_dice_map_col.get(&d) {
                        // あればとりあえず計上
                        num_dice_col[d - 1] += num_d;
                    } else {
                        // なければ無いことを記録
                        forbidden_set_col.insert(d);
                    }
                }
            }
            // iを行とみなすとき，各目1~6で，すべての列に含まれるものの数を数え，定義よりその数-3が当該行のスコアとなる
            // iを列とみなすときも同じ
            for d in 1..=6 {
                if !forbidden_set_row.contains(&d) {score += num_dice_row[d - 1] - 3;}
                if !forbidden_set_col.contains(&d) {score += num_dice_col[d - 1] - 3;}
            }
        }
        score
    }

    // 回答を出力する
    fn print(&self) {
        // cell[i * BOARD_SIZE + j] = 何番目の操作か なのだから，cellをargsortして出力すれば良い
        let mut index = (0..N).collect::<Vec<_>>();
        // 昇順ソート
        index.sort_by(|&i, &j| self.cell[i].cmp(&self.cell[j]));
        // 1-indexに直しつつ出力
        for &i in &index {
            println!("{} {}", i / BOARD_SIZE + 1, i % BOARD_SIZE + 1);
        }
    }
}

fn main() {
    get_time();
    let input = Input::new();
    let mut crt_state = State::new();
    let mut crt_score = crt_state.calc_score(&input);
    let mut best_state = crt_state.clone();
    let mut best_score = crt_score;
    let mut rng = Xoshiro256::new(8192);

    let mut total_iter = 0;
    let mut accepted_count = 0;
    let mut update_best_count = 0;
    while get_time() < TL {
        total_iter += 1;
        // 焼きなましに使う温度を計算
        let t = get_time() / TL;
        let T = T0.powf(1.0 - t) * T1.powf(t);

        // 2点swapで解が改善されるかを時間いっぱい調べる
        // 0~35番のどのセルを交換するか決める
        let cell_1 = rng.gen_usize(0, N - 1);
        let cell_2 = rng.gen_usize(cell_1 + 1, N);
        crt_state.cell.swap(cell_1, cell_2);
        let next_score = crt_state.calc_score(&input);

        if crt_score <= next_score || rng.gen_bool(f64::exp(-(crt_score - next_score) as f64 / T)) {
            // 前回よりいいか，焼きなましが許容するなら採用する
            crt_score = next_score;
            accepted_count += 1;
        } else {
            // そうでないならリバートする
            crt_state.cell.swap(cell_1, cell_2);
        }

        // スコアがベストを更新するなら，その構造体を保存する
        if best_score < crt_score {
            best_state = crt_state.clone();
            best_score = crt_score;
            update_best_count += 1;
        }
    }

    best_state.print();

    eprintln!("score: {}", best_score);
    eprintln!("total iter: {}", total_iter);
    eprintln!("accepted: {}", accepted_count);
    eprintln!("update best: {}", update_best_count);
    eprintln!("time: {}", get_time());
}