解决思路
本题描述的是一个迷宫,由 $N$ 行 $M$ 列构成,每个格子可能为冰(
.)或巨石(#)。迷宫外围全部为巨石,而起点固定为 $(2,2)$(保证为冰)。探险家可以沿着四个基本方向滑行:上、下、左、右,一旦选定方向,将一直滑行直到碰到巨石或遇到非冰格为止。题目要求计算探险家能够“触及或经过”的所有不同格子的总数。解决该问题的关键在于考虑滑行过程中可能经过的所有格子,不仅是终点,还包括滑行路径上所有经过的冰面。为了避免重复计数,需要对每个格子是否访问过进行记录。另外,由于探险家每次滑行一旦确定方向就会一直前进,因此在搜索过程中不仅需要考虑当前位置,还需要记录其状态:是否处于“自由选择方向”(初始状态)还是处于“固定方向”滑行中。我们将固定方向的状态编号为 0 到 3,代表上、下、左、右,而状态 4 表示处于初始状态,可选择任意方向开始滑行。
数学上,我们可以设位置编号为 $p=x\cdot M+y$(其中 $x,y$ 为二维坐标),将状态编码为:
$$
\text{state} = 5 \times (x \times M + y) + d,\quad d\in\{0,1,2,3,4\}
$$
其中 $d=4$ 表示初始状态。利用广度优先搜索(BFS),从起点的状态(对应编号 $5 \times ((2-1)\times M+(2-1)) + 4$)开始,将可以滑行到的每个状态加入队列,并标记访问。遍历结束后,对每个格子,只需看其五个状态中是否至少有一个被访问,从而统计不同触及或经过的格子总数。
算法解释
本题的核心算法采用 BFS(宽度优先搜索)来遍历迷宫。由于探险家的滑行方式特殊,一旦选定方向就会持续前行直到遇到障碍,因此在 BFS 状态中需要记录“当前位置”和“当前滑行方向”。具体地,我们将状态编码为一个整数,形式为
$$
\text{state} = 5 \times (x \times M + y) + d
$$
其中 $d=4$ 代表初始状态,即探险家还未固定方向,可以从该状态选择任意四个方向开始滑行。若 $d\neq4$ 则说明探险家正沿着某一固定方向滑行。在初始状态下($d=4$),我们尝试向四个方向滑行,若下一个格子为冰(
.),则进入对应方向的状态;若已经在固定方向中,则继续沿同一方向滑行,直到碰到巨石(#)为止,一旦遇到障碍则返回到初始状态(即状态编号末尾设为4),重新可以选择其他方向。数学上,若当前位置为 $(x,y)$,沿方向 $d$ 滑行到 $(x+\Delta x, y+\Delta y)$,若该位置为冰,则状态变为$$
\text{new state} = 5 \times ((x+\Delta x) \times M + (y+\Delta y)) + d
$$
若遇到障碍,则状态返回到初始状态:
$$
\text{new state} = 5 \times (x \times M + y) + 4
$$
整个搜索过程使用 BFS 保证每个状态只被访问一次,复杂度为 $O(NM)$。最终结果统计时,我们遍历所有格子,对于每个格子计算其五个状态是否至少有一个被访问,从而得出触及或经过该格子的判断。由于网格最大为 $200 \times 200$,总状态数不超过 $5 \times 200 \times 200=200000$,算法在数据范围内能够高效完成。
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int dx[4] = {1, -1, 0, 0};
int dy[4] = {0, 0, 1, -1};
int main() {
int n, m;
cin >> n >> m;
vector<string> s(n);
for (auto &nx : s) {
cin >> nx;
}
vector<int> fl(5 * n * m, 0);
queue<int> q;
fl[5 * (m + 1) + 4] = 1;
q.push(5 * (m + 1) + 4);
while (!q.empty()) {
int od = q.front();
q.pop();
int x = (od / 5) / m;
int y = (od / 5) % m;
int d = od % 5;
if (d == 4) { // 初始探索
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = x + dx[i];
int ny = y + dy[i];
int nd = i;
if (s[nx][ny] == '.') {
int nid = 5 * (nx * m + ny) + nd;
if (fl[nid] == 0) {
fl[nid] = 1;
q.push(nid);
}
}
}
} else { // 持续沿当前方向移动
int nx = x + dx[d];
int ny = y + dy[d];
if (s[nx][ny] == '.') {
int nid = 5 * (nx * m + ny) + d;
if (fl[nid] == 0) {
fl[nid] = 1;
q.push(nid);
}
} else { // 碰到障碍物
int nid = 5 * (x * m + y) + 4;
if (fl[nid] == 0) {
fl[nid] = 1;
q.push(nid);
}
}
}
}
int res = 0;
for (int i = 0; i < n * m; i++) {
res += max({fl[5 * i], fl[5 * i + 1], fl[5 * i + 2], fl[5 * i + 3], fl[5 * i + 4]});
}
cout << res << "\n";
return 0;
}import java.io.*;
import java.util.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
PrintWriter out = new PrintWriter(System.out);
String[] line = br.readLine().split(" ");
int n = Integer.parseInt(line[0]);
int m = Integer.parseInt(line[1]);
String[] s = new String[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
s[i] = br.readLine();
}
int[] dx = {1, -1, 0, 0};
int[] dy = {0, 0, 1, -1};
int size = 5 * n * m;
int[] fl = new int[size];
// 起点 (2,2) 对应索引 (1,1);编码为 5*((1)*m + 1) + 4 = 5*(m+1)+4
int start = 5 * (m + 1) + 4;
fl[start] = 1;
ArrayDeque<Integer> q = new ArrayDeque<>();
q.add(start);
while (!q.isEmpty()) {
int od = q.poll();
int pos = od / 5;
int d = od % 5;
int x = pos / m;
int y = pos % m;
if (d == 4) { // 初始探索状态
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = x + dx[i];
int ny = y + dy[i];
int nd = i;
if (s[nx].charAt(ny) == '.') {
int nid = 5 * (nx * m + ny) + nd;
if (fl[nid] == 0) {
fl[nid] = 1;
q.add(nid);
}
}
}
} else { // 固定方向滑行状态
int nx = x + dx[d];
int ny = y + dy[d];
if (s[nx].charAt(ny) == '.') {
int nid = 5 * (nx * m + ny) + d;
if (fl[nid] == 0) {
fl[nid] = 1;
q.add(nid);
}
} else { // 遇到障碍物,返回初始状态
int nid = 5 * (x * m + y) + 4;
if (fl[nid] == 0) {
fl[nid] = 1;
q.add(nid);
}
}
}
}
int res = 0;
for (int i = 0; i < n * m; i++) {
int maxv = Math.max(Math.max(fl[5 * i], fl[5 * i + 1]), Math.max(fl[5 * i + 2], Math.max(fl[5 * i + 3], fl[5 * i + 4])));
res += (maxv > 0 ? 1 : 0);
}
out.println(res);
out.flush();
}
}import sys
from collections import deque
def main():
data = sys.stdin.read().splitlines()
n, m = map(int, data[0].split())
s = data[1:1+n]
dx = [1, -1, 0, 0]
dy = [0, 0, 1, -1]
size = 5 * n * m
fl = [0] * size
# 起点 (2,2) 对应于下标 (1,1) ,编码为 5*((1)*m + 1)+4 = 5*(m+1)+4
start = 5 * (m + 1) + 4
fl[start] = 1
q = deque([start])
while q:
od = q.popleft()
pos = od // 5
d = od % 5
x = pos // m
y = pos % m
if d == 4: # 初始状态
for i in range(4):
nx = x + dx[i]
ny = y + dy[i]
nd = i
if s[nx][ny] == '.':
nid = 5 * (nx * m + ny) + nd
if fl[nid] == 0:
fl[nid] = 1
q.append(nid)
else: # 固定方向滑行
nx = x + dx[d]
ny = y + dy[d]
if s[nx][ny] == '.':
nid = 5 * (nx * m + ny) + d
if fl[nid] == 0:
fl[nid] = 1
q.append(nid)
else: # 碰到障碍,回到初始状态
nid = 5 * (x * m + y) + 4
if fl[nid] == 0:
fl[nid] = 1
q.append(nid)
res = 0
for i in range(n * m):
if max(fl[5*i], fl[5*i+1], fl[5*i+2], fl[5*i+3], fl[5*i+4]) > 0:
res += 1
sys.stdout.write(str(res))
if __name__ == "__main__":
main()
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