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CSES-1193 Labyrinth

目錄

題目連結:https://cses.fi/problemset/task/1193

題意
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給你一張迷宮的地圖,你的任務是找出一條從起點(A)走到終點(B)的路徑。

迷宮的格式跟前一題非常類似,是一張 \(n \times m\) 的網格圖,有可以走的地板(.)跟不能穿越的牆壁(#)。你只能夠上下左右移動。

如果可以走到終點,要先輸出 YES,接著輸出最短路徑的長度,最後再印出具體走法路徑(由 LRUD 字元組成的字串)。如果有好幾組解,給出其中任意一種都可以。如果根本走不到終點,輸出 NO 就好。

思路
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這題不只是要判斷能不能走到終點,還要給出「最少步數」的走法。一講到網格圖上的最短路徑,我們的第一直覺就要想到廣度優先搜尋(BFS)。

我們可以將起點推入佇列(Queue),然後開始一層一層地向外擴展。因為 BFS 就像是在同心圓水波一樣擴散找點,所以當我們第一時間碰到終點的那個瞬間,這條路徑保證就是最短的。

這題最難的地方其實不是 BFS 本身,而是「如何回溯路徑」。我們可以準備兩個陣列來記錄資訊:

  1. 一個用來記錄「每個點是從哪個點走過來的」(可以用座標的一維化 x * m + y 來存)。
  2. 另一個用來記錄「走到這個點的最後一步是哪個方向」(例如向右走就是 R)。

有了這兩個資訊,當我們走到終點時,只要不斷往回追溯「從哪裡來」以及「用什麼方向到達」,收集這些方向字串後再把它反轉(Reverse),就能得到從起點出發的正確走法了。如果整個 BFS 都跑完了終點還是沒有被更新,那就代表無解。

程式碼
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#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

#define pb push_back
#define fi first
#define se second
#define INF LONG_LONG_MAX/1000
#define WA() cin.tie(0)->sync_with_stdio(0)
#define all(x) (x).begin(), (x).end()
#define int long long
#define PII pair<int, int>

// 上下左右四個方向的位移陣列,與題目所需的 RLUD 對應
vector<int> mx = {0, 1, 0, -1}, my = {1, 0, -1, 0};
string dir = "RDLU";
int n, m, sx, sy, ex, ey, cnt = 0;
vector<vector<char>> v;
vector<vector<int>> vis;

// 此題主要使用 BFS,這邊的 DFS 未使用到
void dfs(int x, int y) {
    vis[x][y] = 1;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        int nx = x+mx[i], ny = y+my[i];
        if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < m && v[nx][ny] != '#' && !vis[nx][ny]) dfs(nx, ny);
    }
}

signed main() { WA();
    cin >> n >> m;
    v.assign(n, vector<char>(m));
    vis.assign(n, vector<int>(m));
    // 讀入迷宮,同時記錄起點 A 與終點 B 的座標
    for (int i = 0; i < n; i++) for (int j = 0; j < m; j++) {
        cin >> v[i][j];
        if (v[i][j] == 'A') sx = i, sy = j;
        if (v[i][j] == 'B') ex = i, ey = j;
    }
    
    string ans;
    queue<tuple<int, int>> q;
    vector<int> mp(n*m);   // 紀錄來源座標,以此建立反向指標 (Parent tree)
    vector<char> go(n*m);  // 紀錄到達此格時所採取的方向字元
    
    q.push({sx, sy});
    while (q.size()) {
        auto [x, y] = q.front(); q.pop();
        if (ex == x && ey == y) {
            break; // 找到終點,提早結束 BFS
        }
        if (vis[x][y]) continue;
        vis[x][y] = 1; // 標記為已造訪
        
        // 嘗試往四個方向擴展
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            int nx = x+mx[i], ny = y+my[i];
            // 確認有無撞牆與邊界
            if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < m && v[nx][ny] != '#' && !vis[nx][ny]) {
                q.push({nx, ny});
                // 將 2D 座標壓縮為 1D 進行來源與方向的儲存
                mp[nx*m+ny] = x*m+y;
                go[nx*m+ny] = dir[i]; // 依賴全域的陣列判斷方向對應字元
            }
        }
    }
    
    int now = ex*m+ey;
    // 如果終點的來源指標為 0(且非起點本身),代表終點無法到達
    if (!mp[now]) return cout << "NO\n", 0;
    
    // 從終點往回回溯,還原出路徑字串
    while (mp[now] != sx*m+sy) {
        ans += go[now];
        now = mp[now];
    }
    ans += go[now];
    
    // 因為從終點尋找,路徑是反的,所以要從尾端顛倒過來印
    cout << "YES\n" << ans.size() << '\n' << string(ans.rbegin(), ans.rend()) << '\n';
}
Piau 的筆記本
作者
Piau 的筆記本
希望我寫下來的東西能夠長久的記在我的腦中