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【CCF-CSP】最優配餐

問題描述
  棟棟最近開了一家餐飲連鎖店,提供外賣服務。隨著連鎖店越來越多,怎麼合理的給客戶送餐成為了一個急需解決的問題。
  棟棟的連鎖店所在的區域可以看成是一個n×n的方格圖(如下圖所示),方格的格點上的位置上可能包含棟棟的分店(綠色標註)或者客戶(藍色標註),有一些格點是不能經過的(紅色標註)。
  方格圖中的線表示可以行走的道路,相鄰兩個格點的距離為1。棟棟要送餐必須走可以行走的道路,而且不能經過紅色標註的點。

  送餐的主要成本體現在路上所花的時間,每一份餐每走一個單位的距離需要花費1塊錢。每個客戶的需求都可以由棟棟的任意分店配送,每個分店沒有配送總量的限制。
  現在你得到了棟棟的客戶的需求,請問在最優的送餐方式下,送這些餐需要花費多大的成本。

輸入格式
  輸入的第一行包含四個整數n, m, k, d,分別表示方格圖的大小、棟棟的分店數量、客戶的數量,以及不能經過的點的數量。
  接下來m行,每行兩個整數xi, yi,表示棟棟的一個分店在方格圖中的橫座標和縱座標。
  接下來k行,每行三個整數xi, yi, ci,分別表示每個客戶在方格圖中的橫座標、縱座標和訂餐的量。(注意,可能有多個客戶在方格圖中的同一個位置)
  接下來d行,每行兩個整數,分別表示每個不能經過的點的橫座標和縱座標。

輸出格式
  輸出一個整數,表示最優送餐方式下所需要花費的成本。

樣例輸入

10 2 3 3
1 1
8 8
1 5 1
2 3 3
6 7 2
1 2
2 2
6 8

樣例輸出

29

評測用例規模與約定
  前30%的評測用例滿足:1<=n <=20。
  前60%的評測用例滿足:1<=n<=100。
  所有評測用例都滿足:1<=n<=1000,1<=m, k, d<=n^2。可能有多個客戶在同一個格點上。每個客戶的訂餐量不超過1000,每個客戶所需要的餐都能被送到。

演算法

分析題目抽象可知該問題是一個多源最短路問題,以棟棟的分店為起點,客戶為目標點,求每個客戶到分店的最短距離。可以考慮使用寬度優先搜尋實現,若以客戶為起點搜尋,則對於每一個客戶都要進行一次搜尋,單次搜尋的時間複雜度為\(O(n^2)\),則總的時間複雜度\(O(n^4)\)


思考更好地辦法,我們可以在地圖中假設一個超級遠點,這個超級遠點到每一個分店都存在權值為0的一條路徑,則以該點為起始點進行寬度優先搜尋,則可以在\(O(n^2)\)的時間複雜度內完成。
每個點到起點的最大距離是1000,每一個點的權重是1000(1000份訂單),所以最多有\(1000*1000=10^6\)個點,處理一個點的時間複雜度為\(O(n^2)\),所以總的時間複雜度為\(O(10^12)\),有可能爆int,所以我們用long long儲存。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <queue>

#define x first
#define y second

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int, int> PII;
const int N = 1010;

int n, m, k, d;
bool g[N][N]; //標識該點能否經過
int dist[N][N];
queue<PII> q;
struct Target{
    int x, y, c;
}tg[N * N];

void bfs() {
    int dx[] = {-1, 0, 1, 0}, dy[] = {0, 1, 0, -1};
    while (q.size()) {
        auto t = q.front();
        q.pop();
        
        for (int i = 0; i < 4; i ++ ) {
            int x = t.x + dx[i], y = t.y + dy[i];
            if (x < 1 || x > n || y < 1 || y > n || g[x][y]) continue;
            if (dist[x][y] > dist[t.x][t.y] + 1) {
                dist[x][y] = dist[t.x][t.y] + 1;
                q.push({x, y});
            }
        }
    }
}

int main() {
    scanf("%d%d%d%d", &n, &m, &k, &d);
    memset(dist, 0x3f, sizeof dist);
    
    //讀入分店位置
    while (m -- ) {
        int x, y;
        scanf("%d%d", &x, &y);
        dist[x][y] = 0;
        q.push({x, y}); //加入超級遠點寬搜佇列
    }
    
    for (int i = 0; i < k; i ++ ) 
        scanf("%d%d%d", &tg[i].x, &tg[i].y, &tg[i].c);
        
    while (d -- ) {
        int x, y;
        scanf("%d%d", &x, &y);
        g[x][y] = true;
    }
    
    bfs();
    
    LL res = 0;
    for (int i = 0; i < k; i ++ ) 
        res += (LL)dist[tg[i].x][tg[i].y] * tg[i].c;
    printf("%lld", res);
    return 0;
}