Problem-2162 Find a way
发布日期:2021-05-12 19:51:42 浏览次数:12 分类:精选文章

本文共 3085 字,大约阅读时间需要 10 分钟。

问题分析:

在提交代码后,通过HDUOJ入口测试,遇到了TLE(Time Limit Exceeded),时间限制被超出。这表明代码在某些情况下运行速度不够快,无法在规定时间内完成任务。具体来说,TLE的原因来自于程序运行时间过长,这可能和多个因素有关,包括算法复杂度、数据结构的选择以及程序执行效率等。

在本题中,主要的问题出在了队列的处理上。代码中使用了一个队列来模拟队列,但由于选择的数据结构和操作方式不够高效,导致程序的运行效率较低,尤其是在某些特定的输入规模下,程序无法在规定时间内完成队列操作,从而导致整体超时。

代码分析:

运行代码后,发现无论是第1个版本还是第2个版本,都存在队列模拟的问题。第1个版本使用的是标准的C++库中的队列,这种方法比较高效,通常不会有问题。而第2个版本则模拟了队列,使用了一个数组来表示队列,通过头(head)和尾(tail)指针来控制队列的操作方式。这种模拟方式在大部分情况下是可以的,但在某些情况下略显低效。

具体来说,第2个版本中的队列模拟逻辑如下:

node q[MAXN];int head = 0, tail = 1;q[head] = ori;while (head < tail) {    ori = q[head++];    // ...    q[tail++] = nxt;}

虽然看似合理,但在实际执行过程中,需要进行大量的数组访问和指针操作,这些操作如果频繁进行,可能会导致程序运行速度变慢,进而导致TLE。

问题根源:

第2个版本中的队列模拟方式虽然可行,但由于采用了数组模拟队列,且在循环中多次进行头和尾指针的检查和操作,增加了程序的复杂度。在比较大规模的输入下,这种模拟方式的效率可能显著低于直接使用本身语言库中的队列实现。

此外,在循环条件中使用head < tail这个条件进行判断,每次循环都会检查这个条件,如果队列为空,就会直接终止,而如果队列不为空,就需要处理队列中的元素,并生成新的元素,复杂的条件判断和数组操作增加了程序的运行开销。

解决方案:

为了提高程序的运行效率,可以采用更高效的数据结构来代替手动模拟的队列。C++语言中本身提供了std::queue这个类,专门用于实现队列数据结构,可以提供较高的运行效率。通过使用std::queue,可以避免手动模拟队列时带来的许多低效操作,从而提高程序运行速度。

优化后的代码示例:

#include 
#include
#include
#include
using namespace std;#define mm(a) memset(a, 0, sizeof(a))#define inf 0x3f3f3f3fconst int MAXN = 210;int dir[4][2] = {{1,0}, {-1,0}, {0,-1}, {0,1}};char mp[MAXN][MAXN];int n, m;int vis[MAXN][MAXN], t[MAXN][MAXN];struct node { int x, y, step;};int check(int r, int c) { if (r < 0 || r >= n || c < 0 || c >= m || vis[r][c] || mp[r][c] == '#') return 1; else return 0;}int BFS(int a, int b) { mm(vis); node ori; ori.x = a; ori.y = b; ori.step = 0; vis[a][b] = 1; queue
q; q.push(ori); while (!q.empty()) { ori = q.front(); q.pop(); for (int k = 0; k < 4; k++) { node nxt = ori; nxt.x += dir[k][0]; nxt.y += dir[k][1]; if (check(nxt.x, nxt.y)) continue; vis[nxt.x][nxt.y] = 1; nxt.step++; t[nxt.x][nxt.y] += nxt.step; q.push(nxt); } } return -1;}int main() { while (~scanf("%d%d", &n, &m)) { mm(t); for (int i = 0; i < n; i++) scanf("%s", mp[i]); for (int i = 0; i < n; i++) for (int j = 0; j < m; j++) if (mp[i][j] == 'Y' || mp[i][j] == 'M') BFS(i, j); int ret = inf; for (int i = 0; i < n; i++) for (int j = 0; j < m; j++) if (mp[i][j] == '@' && t[i][j] < ret) ret = t[i][j]; if (ret != inf) printf("%d\n", ret); }}

修改说明:

  • 队列数据结构:本文将原有的模拟队列方式更换为直接使用std::queue,这是一种高效的队列实现。通过std::queue,可以避免手动模拟队列时的大量数组操作,提高了程序运行效率。

  • 循环条件:将原本使用head < tail的条件改为直接检查队列是否为空(即!q.empty()),这是一个更加简洁且高效的方式。直接使用标准库中的操作可以减少条件判断的次数,提高程序的运行速度。

  • 性能优化:使用std::queue而不是手动模拟队列,避免了多次数组访问和指针操作,从而提高了程序的运行效率。特别是在处理大规模的输入时,这种优化能够带来显著的性能提升,避免出现TLE问题。

  • 效果验证:

    通过测试发现,修改后的代码在处理大规模输入时表现出色,不再容易出现TLE问题。代码简洁且高效,能够在规定时间内顺利完成任务。此外,使用std::queue让代码更加直观,减少了错误的发生概率。

    总结:

    本文通过分析原有代码中队列模拟方式的低效性,提出了使用std::queue来替代的手动模拟队列实现方案。这种方法不仅代码简洁,而且高效,能够显著提高程序的运行性能,避免出现TLE问题。这种解决方案符合程序优化的最佳实践,为进一步优化和完善代码提供了可靠的基础。

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