(1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(4,3)->(4,4)->(3,4)->(3,5)->(4,5)->(5,5)->(5,6) (1,1)->(2,1)->(2,2)->(2,3)->(3,3)->(4,3)->(4,4)->(4,5)->(5,5)->(5,6)
【算法分析】
用一个a数组来存放迷宫可走的情况,另外用一个数组b来存放哪些点走过了。每个点用两个数字来描述,一个表示行号,另一个表示列号。对于某一个点(x,y),四个可能走的方向的点描述如下表:
4 1 x,y 3 2 对应的位置为:(x-1, y),(x, y+1),(x+1, y),(x, y-1)。所以每个点都要试探四个方向,如果没有走过(数组b相应的点的值为0)且可以走(数组a相应点的值为1)同时不越界,就走过去,再看有没有到达终点,到了终点则输出所走的路,否则继续走下去。 这个查找过程用search来描述如下:
procedure search(x, y, b, p);{x,y表示某一个点,b是已经过的点的情况,p是已走过的路} begin
for i:=1 to 4 do{分别对4个点进行试探} begin
先记住当前点的位置,已走过的情况和走过的路; 如果第i个点(xl,y1)可以走,则走过去;
如果已达终点,则输出所走的路径并置有路可走的信息, 否则继续从新的点往下查找search(xl,y1,b1,p1); end; end;
【思考与提高】 该程序通过引进新的变量和数组来继续新的查找,如果不引进新的变量和数组,那么每一次返回时要将原来的值还原才行,如果那样,程序应如何修改?其实那样更加符合回溯的思想——换条路再试。这类问题也可以归为搜索的问题,如果m和n的值相对比较大,则解可能很多,若题目只要找到一条路就结束程序时,在程序的输出部分后面加上一个halt就行了。
有些情况很明显是无解的,如从起点到终点的矩形中有一行或一列都是为0的,明显道路不通,对于这种情况要很快地“剪掉”多余分枝得出结论,这就是搜索里所说的“剪枝”。从起点开始往下的一层层的结点,看起来如同树枝一样,对于其中的“枯枝”——明显无用的节点可以先行“剪掉”,从而提高搜索速度。
1.6 单向双轨道
源程序名 track.???(pas, c, cpp) 可执行文件名 track.exe 输入文件名 track.in 输出文件名 track.out 【问题描述】
如图所示l,某火车站有B,C两个调度站,左边入口A处有n辆火车等待进站(从左到右以a、b、c、d编号),右边是出口D,规定在这一段,火车从A进入经过B、C只能从左向右单向开,并且B、C调度站不限定所能停放的车辆数。 出口 入口
D A B C
从文件输入n及n个小写字母的一个排列,该排列表示火车在出口D处形成的从左到右的火车编号序列。输出为一系列操作过程,每一行形如“h L R”的字母序列,其中h为火车编号,L为h车原先所在位置(位置都以A、B、C、D表示),R为新位置。或者输出‘NO’表示不能完成这样的调度。 【输入】 一个数n(1 这是一道类似于栈的操作题目,只不过是有两个栈B和C可以操作,而对于A序列里的元素,既可以进入B,也可以进入C,或直接到D。解决问题可以从D序列出发反过来看,当前要到D的字符在哪里,如果在A,再看它前面有没有字符,如果有,先让它们进栈(B或C),否则直接到D;如果在B,看是否是栈顶元素,如果是,直接到D,否则将上面的字符进C;如果在C,看是否是栈顶元素,如果是,直接到D,否则无法进行操作,因为只能向右不能向左,这时要回溯。如果所有的情况都检测过,某个字符不能进行到D的操作,则输出无解信息。 由于A里的非直接进入D的字符可以进入B或C,可以跟二进制建立起对应关系,将所有情况列举一遍,再找出其中步骤最少的输出。 1.7 组合的输出 源程序名 track.???(pas, c, cpp) 可执行文件名 track.exe 输入文件名 track.in 输出文件名 track.out 【问题描述】 排列与组合是常用的数学方法,其中组合就是从n个元素中抽出r个元素(不分顺序且r<=n),我们可以简单地将n个元素理解为自然数1,2,?,n,从中任取r个数。 现要求你不用递归的方法输出所有组合。 例如n=5,r=3,所有组合为: l 2 3 l 2 4 1 2 5 l 3 4 l 3 5 1 4 5 2 3 4 2 3 5 2 4 5 3 4 5 【输入】 一行两个自然数n、r(1 所有的组合,每一个组合占一行且其中的元素按由小到大的顺序排列,每个元素占三个字符的位置,所有的组合也按字典顺序。 【样例】 compages.in compages.out 5 3 1 2 3 1 2 4 1 2 5 1 3 4 1 3 5 1 4 5 2 3 4 2 3 5 2 4 5 3 4 5 【算法分析】 如果通过循环加递归来实现回溯比较简单,相应程序为: const max=20; var a:array[0..max]of integer; n,r:1..max; procedure compages(k:integer);{选取第k个元素} var i,j:integer; begin {当前所选元素最小为前一个元素加1,最大为n-(r-k),因为后面还有(r-k)个元素要选取,至少为每次选取留一个} for i:=a[k-1]+1 to n-(r-k) do begin a[k]:=i; {选取一个元素} if k=r then begin for j:=1 to r do write(a[j]:3); writeln; end else compages(k+1); end; end; begin {main} readln(n,r); compages(1); {从第一个元素开始选取给合数} end. 本题要求不用递归来实现回溯,关键要定好回溯的条件。如果选取第i个元素时选择了a[i],根据输出条件应有a[i]-i<=n-r,如果不满足这个条件说明当前第i个元素已再无数可取,要进行回溯,将其值减1,退到上一步将上一步原来的值再增加1,重复上述过程。当全部选取完时,i回到了0,a[0]的值增加1后变为1,这是整个选取过程结束的条件。 1.8 售货员的难题 源程序名 salesman.???(pas, c, cpp) 可执行文件名 salesman.exe 输入文件名 salesman.in 输出文件名 salesman.out 【问题描述】 某乡有n个村庄(1 题目给定的村庄数不多(≤40),所以可以用回溯的方法,从起点(第一个村庄)出发找出所有经过其他所有村庄的回路,计算其中的最短路程。当村庄数n比较大时这种方法就不太适用了。 用一个过程road(step,line:byte)来描述走的状况,其中step是当前已到村庄数、line是当前所在的村庄。如果step=n,下面只能回起点了,直接看第line个村庄到第一个村庄的路程加上已走的总路程,如果比最小值还小则替换最小值(要保存路径的话也可保存,这是回溯算法的优点,考虑到达最小值的路径可能不止一条,不便于测试,题目没要求输出路径)。如果step还小于n,那么将还没有到过的村庄一个一个地试过去,再调用下一步road(step+1,新到的村庄号)。