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「COGS 439」软件补丁 - 记忆化搜索 + 位运算

现在有一个软件,共有 n 个 BUG,开发人员开发了 m 个补丁,每个补丁有一个应用条件,要求某些 BUG 比如存在,某些 BUG 可以不存在,某些 BUG 存在或不存在都可以;每个补丁有一个影响,会使某些 BUG 消失,会使某些 BUG 产生;每个 BUG 有一个应用时间。问修复所有 BUG 需要的最短时间为多少。

链接

COGS 439

题解

记录状态:用一个 unsigned int 类型的数记录状态,从右边数第 i 个二进制位表示第 i 个 BUG 是否存在。用 std::tr1::unordered_map(哈希表)存储状态到所有时间的映射,即 map[status] 表示从初始状态到状态 status 所用的最短时间。

状态转移:每个补丁存储两个值 effectAdditioneffectSubtract,前者表示应用该补丁后新增加的 BUG,后者表示减少的 BUG,则状态转移为:

newStatus = ~(~(status | effectAddition) | effectSubtract)

一个难点在于怎样判断补丁的应用条件,「某些 BUG 存在或不存在都可以」是难以用位运算来体现的(或者说我不会),所以我们可以把这种情况转化为「某些 BUG 必须存在」,然后在判断条件时先将当前状态加上那些「可有可无」的 BUG,然后继续判断。

      ((status | conditionAny) & conditionTrue)
        == (conditionTrue | conditionAny)
&&    (~status & conditionFalse)
        == conditionFalse

话说其实这道题暴力表示状态,一位一位地判断、转移也可以过的,而且照样是 COGS 上提交记录第一 ……

代码

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <tr1/unordered_map>
#include <queue>

const int MAXN = 20;
const int MAXM = 100;

struct Patch {
    unsigned int conditionTrue, conditionFalse, conditionAny;
    unsigned int effectAddition, effectSubtract;
    int time;
} patches[MAXM];

int n, m;
std::tr1::unordered_map<unsigned int, int> map;

inline void setBit(unsigned int &status, int i, bool flag) {
    if (flag) status |= (1 << i);
    else status &= ~(1 << i);
}

inline bool getBit(unsigned int &status, int i) {
    return ((status >> i) & 1) == 1;
}

inline void printStatus(unsigned int status, bool newLine = true) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (getBit(status, i) == true) putchar('1');
        else putchar('0');
    }

    if (newLine) putchar('\n');
}

inline void bfs(unsigned int start) {
    std::queue<unsigned int> q;
    q.push(start);
    map[start] = 0;

    while (!q.empty()) {
        unsigned int status = q.front();
        //printStatus(status);
        q.pop();

        for (Patch *p = patches; p != patches + m; p++) {
            if (!(
                        ((status | p->conditionAny) & p->conditionTrue)
                            == (p->conditionTrue | p->conditionAny)
                    &&    (~status & p->conditionFalse)
                            == p->conditionFalse
            )) continue;

            unsigned int newStatus = ~(~(status | p->effectAddition) | p->effectSubtract);

            int step = map[status];
            if (map.count(newStatus) != 0 && map[newStatus] <= step + p->time) continue;

            //printf("from `"), printStatus(status, false), printf("` useing `%d(%s, %s)`  to `", (int)(p - patches + 1), p->condition, p->effect), printStatus(newStatus, false), printf("`\n");

            map[newStatus] = step + p->time;
            q.push(newStatus);
        }
    }
}

int main() {
    freopen("bugs.in", "r", stdin);
    freopen("bugs.out", "w", stdout);

    scanf("%d %d", &n, &m);

    for (Patch *p = patches; p != patches + m; p++) {
        char condition[MAXN + 1], effect[MAXN + 1];
        scanf("%d %s %s", &p->time, condition, effect);

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (condition[i] == '0') setBit(p->conditionAny, i, true), setBit(p->conditionTrue, i, true);
            else if (condition[i] == '+') setBit(p->conditionTrue, i, true);
            else if (condition[i] == '-') setBit(p->conditionFalse, i, true);

            if (effect[i] == '+') setBit(p->effectAddition, i, true);
            else if (effect[i] == '-') setBit(p->effectSubtract, i, true);
        }
    }

    unsigned int status = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) setBit(status, i, true);

    bfs(status);

    if (map.count(0) == 0) puts("-1");
    else printf("%d\n", map[0]);

    fclose(stdin);
    fclose(stdout);

    return 0;
}

吐槽

又是一道不是网络流但被放进「网络流 24 题」里的题。