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蓝桥杯算法之搜索章 - 4

news 2025/8/12 17:00:19

目录

文章目录

前言

一、记忆化搜索

二、题目概略

三、斐波拉契数

四、Function

五、天下第一

六、滑雪

总结

亲爱的读者朋友们，大家好啊！不同的时间，相同的地点，今天又带来了关于搜索部分的讲解。接下来我将接着我前面文章的内容，开始讲解以下记忆化搜索的部分了。

let's go!

前言

前面我们讲解了剪枝的内容，我们接着它，继续剪枝。

记忆化搜索就是我们剪枝的一大部分，我们接下来就学习我们的记忆化搜索吧！

一、记忆化搜索

记忆化搜索也是一种剪枝的策略

通过⼀个"备忘录"，记录第⼀次搜索到的结果，当下⼀次搜索到这个状态时，直接在"备忘录"⾥⾯找结果。

我们接下来就看看这部分的题目，在题目中来理解记忆化搜索吧

二、题目概略

509. 斐波那契数 - 力扣（LeetCode）

P1464 Function - 洛谷

P5635 【CSGRound1】天下第一 - 洛谷

P1434 [SHOI2002] 滑雪 - 洛谷

三、斐波拉契数

我们看完题目后，会发现很简单，一个简单的递归就可以解决了，所以我们很快就可以写出这道题：

但是？我们执行时间怎么这么多？

如果卡时间我们不就过不了了吗，所以该怎么办？

我们画一下对应的决策树：

我们发现在递归的过程中，会出现很多重复的展开，我们就需要去将这些重复的内容全部去掉才对。这时候我们记忆化搜索就可以来帮助我们了

我们可以将对应的递归结果存下来，如果再次需要去递归这个数，那么我们判断一下，直接拿对应的值即可

可以看一下它的数据范围是小于等于30，所以我们创建一个35大小的数组即可：

int f[35];//备忘录，存放对应下标i的斐波拉契值

这样，我们就大幅度的降低了我们的时间消耗。记忆化搜索就帮我们剪掉对应的那些重复枝丫。

四、Function

首先，先理解一下这个题目：

我们无非就是要设计一个递归函数，从之前的学习后，写一个递归函数难度肯定不大。

但是题目后面又说，如果出现如w(15, 15, 15)的时候会出现很多的调用，这个时候我们就得需要记忆化搜索来记录它的结果，剪掉多余的枝丫。

我们来实现一下最简单的版本：

#include <iostream>
using namespace std;
typedef long long LL;
LL a, b, c;
LL dfs(LL a, LL b, LL c)
{if (a <= 0 || b <= 0 || c <= 0) return 1;if (a > 20 || b > 20 || c > 20) return dfs(20, 20, 20);if (a < b && b < c){return dfs(a, b, c - 1) + dfs(a, b - 1, c - 1) - dfs(a, b - 1, c);}else {return dfs(a - 1, b, c) + dfs(a - 1, b - 1, c) + dfs(a - 1, b, c - 1) - dfs(a - 1, b - 1, c - 1);}
}
int main()
{while(cin >> a >> b >> c){if (a == -1 && b == - 1 && c == -1) break;printf("w(%lld, %lld, %lld) = %lld\n", a, b, c, dfs(a, b, c));}return 0;
}

这是没有记忆化搜索的版本，我们看看能不能通过呢？

会发现全部都超时了，所以我们的记忆化搜索是必须要增加上去的：

由于这里有三个数，我们要通过三个数来映射对应的值，所以我们要使用一个三维数组去映射：

#include <iostream>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 25;
LL f[N][N][N]; 
LL a, b, c;
LL dfs(LL a, LL b, LL c)
{if (a <= 0 || b <= 0 || c <= 0) return 1;if (a > 20 || b > 20 || c > 20) return dfs(20, 20, 20);if (f[a][b][c]) return f[a][b][c];//查找备忘录 if (a < b && b < c){return f[a][b][c] = dfs(a, b, c - 1) + dfs(a, b - 1, c - 1) - dfs(a, b - 1, c);}else {return f[a][b][c] = dfs(a - 1, b, c) + dfs(a - 1, b - 1, c) + dfs(a - 1, b, c - 1) - dfs(a - 1, b - 1, c - 1);}
}
int main()
{while(cin >> a >> b >> c){if (a == -1 && b == - 1 && c == -1) break;printf("w(%lld, %lld, %lld) = %lld\n", a, b, c, dfs(a, b, c));}return 0;
}

我们这样就通过了！

可能会有读者问，为什么多组测试数据不清理数组呢？

那是因为我们后面也会用到这个备忘录，并不需要清理

五、天下第一

讲这道题的时候我需要先讲一下取模运算的一些内容

对于取模的加法和乘法的性质：

(a + b + c) % p = (a % p + b % p + c % p) % p

(a * b * c) % p = (a % p * b % p * c % p) % p

在加法和乘法中，括号里面那一坨可以随便加%p，并不会影响结果

那么现在再来理解一下这道题吧：

我们会有一个x和一个y进行不停的执行取模，谁先到0，谁就赢

都不能到0，就平局

题目很简单，只需要通过递归去解决这个相同子问题即可：

还有就是每次x和y都会更新x = (x + y) % p, y = ((x + y) % p + y) % p = (x + y + y) % p

在不停的模中，就会出现重复的情况，我们就需要记录下对应的结果

#include <iostream>
using namespace std;
const int N = 1e4 + 10;
char f[N][N];
int T, p;
char dfs(int x, int y)
{if (f[x][y]) return f[x][y];f[x][y] = '3';if (x == 0) return f[x][y] = '1';else if (y == 0) return f[x][y] = '2';return f[x][y] = dfs((x + y) % p, (x + y + y) % p);
}
int main()
{cin >> T >> p;while(T--){int x, y;cin >> x >> y;char ret = dfs(x, y);if (ret == '1') cout << 1 << endl;else if (ret == '2') cout << 2 << endl;else cout << "error" << endl;}return 0;
}

我们由于有x和y，就采用一个二维数组来映射即可

因为有三种结果，我们就不能直接使用bool数组来标记了，我们可以使用int或者char去记录

但是int没必要，有些浪费空间了，我们直接使用char数组去记录即可。

我们一旦进入函数就要给它先打上平局的'3'才行，如果x或者y成了0，就修改为对应的1或者2

如果没有最后返回的便是平局

六、滑雪

这道题跟前面几道题的难度就不一样了

我们最简单的方法就是枚举i,j

从（i, j）位置向四个方向去走，将最长的路径找出来

dfs(i, j)返回这个点能滑的最远距离

那么怎么让这个往四个方向去走呢，看过前面章节内容的读者就知道这时候我们就需要方向数组：dx[]和dy[]去更新我们的x和y了

我们先将最简单代码来写一下：


#include <iostream>
using namespace std;
const int N = 110;
int a[N][N];
int r, c;
int dx[] = {1, -1, 0, 0};
int dy[] = {0, 0, 1, -1};
int dfs(int i, int j)
{int len = 1;for (int k = 0; k < 4; k++){int x = i + dx[k];int y = j + dy[k];if (x >= 1 && x <= r && y >= 1 && y <= c&& a[x][y] < a[i][j]){len = max(len, dfs(x, y) + 1);}}return len;
}int main()
{cin >> r >> c;for (int i = 1; i <= r; i++){for (int j = 1; j <= c; j++){cin >> a[i][j];}}int ret = 1;for (int i = 1; i <= r; i++){for (int j = 1; j <= c; j++){ret = max(ret, dfs(i, j));}}cout << ret << endl;return 0;
}

我们会发现还是有个例子超时了，我们不加记忆化搜索还是过不了。

由于每次去遍历的时候都会遍历到很多之前走过的节点，我们去遍历的话就会浪费很多时间

我们就得想办法将每个访问过的点记忆下来，这样再访问这个点就可以直接拿到对应的值了。

#include <iostream>
using namespace std;
const int N = 110;
int a[N][N];
int r, c;
int dx[] = {1, -1, 0, 0};
int dy[] = {0, 0, 1, -1};
int f[N][N];
int dfs(int i, int j)
{if(f[i][j]) return f[i][j];int len = 1;for (int k = 0; k < 4; k++){int x = i + dx[k];int y = j + dy[k];if (x >= 1 && x <= r && y >= 1 && y <= c&& a[x][y] < a[i][j]){len = max(len, dfs(x, y) + 1);}}return f[i][j] = len;
}int main()
{cin >> r >> c;for (int i = 1; i <= r; i++){for (int j = 1; j <= c; j++){cin >> a[i][j];}}int ret = 1;for (int i = 1; i <= r; i++){for (int j = 1; j <= c; j++){ret = max(ret, dfs(i, j));}}cout << ret << endl;return 0;
}