n个人过桥问题

【问题描述】 n个人要晚上过桥,在任何时候最多两个人一组过桥,每组要有一只手电筒。在这n个人中只有一个手电筒能用,因此要安排以某种往返的方式来返还手电筒,使更多的人可以过桥。 每个人的过桥速度不同,每组的速度由过桥最慢的人所用的时间决定,约定n<=1000,并且没有人的过桥时间会超过100秒。

【问题描述】

n个人要晚上过桥,在任何时候最多两个人一组过桥,每组要有一只手电筒。在这n个人中只有一个手电筒能用,因此要安排以某种往返的方式来返还手电筒,使更多的人可以过桥。

  每个人的过桥速度不同,每组的速度由过桥最慢的人所用的时间决定,约定n<=1000,并且没有人的过桥时间会超过100秒。

【输入】

输入的第一行给出n,接下来的n行给出每个人的过桥时间,不会超过1000人,且没有人的过桥时间会超过100秒。

1 2 5 10

【输出】

 输出的第一行给出所有n个人过桥的总的秒数,接下来的若干行给出实现策略。每行包括一个或两个整数,表示组成一组过桥的一个或两个人,以所用的时间标识。
 总共:17 秒    
 去:1  2    
 回:1   
 去:5  10  
 回:2   
 去:1   2

【分析】

由于一次过桥最多两人且手电筒需要往返传递,因此以两个成员过桥为一个分析单位,计算过桥时间。以按过桥时间递增的顺序将n个成员排序。则a[1]是最快的人,a[2]次之,a[n]是最慢的人,a[n-1]是倒数第二慢的人。在相对状况下考虑,则有两种方案:

◆方案一:用最快的成员a[1]传递手电筒帮助最慢的a[n]和a[n-1]过桥,易知来回所用的时间为2*a[1] + a[n] + a[n-1]


◆方案二:用最快的成员a[1]和次快的成员a[2]传递手电筒帮助最慢的a[n]和a[n-1]过桥,具体方案如下:

1.a[1]和a[2]到对岸,所用时间为a[2];

2.a[1]返回,将手电筒给最慢的a[n]和a[n-1],并且a[n]和a[n-1]到对岸后将手电筒交给a[2],所用时间为:a[1]+a[n];

       3.a[2]返回,所用时间为a[2];

       综合起来方案二所用的总时间为2*a[2]+a[n]+a[1]。

显然,两种方案的好坏取决于他们的总时间,若2a[1] + a[n] + a[n-1] < 2a[2] + a[n] + a[1],即采用第一种方案,否则采用第二种方案。我们每次帮助最慢的两个人过桥,累加时间,最后可能出现的两种情况:

1.对岸剩下两个队员,全部过桥,时间为a[2];

2.对岸剩下三个队员,用最快的成员传递手电筒,帮助最慢的成员过桥,然后与次慢的成员一起过桥,时间为:a[1]+a[n-1]+a[n],

注意,这里的n = 3。

代码

package test;

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class NMenCrossBridge {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        int n,i,k;//人数为n,i,j,k为循环控制变量,数组存储过桥时间
        int[] a=new int [1024];
        int sum=0; //过桥总时间
        n=sc.nextInt();
        //输入数组
        for(i=1;i <= n;i++)
            a[i]=sc.nextInt();

        if(n == 1){
            System.out.format(a[1]+"%n"+a[1]);
        }

        k=n;
        while(k>3)	//求总时间
        {
            if(a[1]+a[k-1] < 2*a[2])
                sum += a[k] + a[1]*2 + a[k-1];
            else
                sum += a[2]*2+ a[1] + a[k];
            k-=2;
        }
        if(k==2)	//对岸剩下两个成员
            sum+=a[2];
        else		//对岸剩下3个成员
            sum+=a[1]+a[2]+a[3];

        System.out.println(sum);//输出n个人的过桥时间
        k=n;
        while(k>3)	//输出具体方案
        {
            if(a[1]+a[k-1]<2*a[2])	//输出用a[1]传递手电筒方案
            {
                System.out.format(a[1]+" "+a[k]+"%n"+a[1]+"%n"+a[1]+" "+a[k-1]+"%n"+a[1]);
            }
            else					//输出用a[1]、a[2]传递手电筒发的方案
            {
                System.out.format(a[1]+" "+a[2]+"%n"+a[1]+"%n"+a[k]+" "+a[k-1]+"%n"+a[2]+"%n");
                k-=2;
            }

            if(k==2)
                System.out.println(a[1]+" "+a[2]);
            else
                System.out.format(a[1]+" "+a[3]+"%n"+a[1]+"%n"+a[1]+" "+a[2]);

        }
    }

}

输入:

5
1 2 4 5 10

运行结果:

22
1 2
1
10 5
2
1 4
1
1 2

 

知秋君
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