2012ACMICPC世界总决赛题目
### 2012 ACM ICPC 世界总决赛题目解析:Asteroid Rangers #### 题目背景 在2112年的未来,人类已经征服了整个太阳系,并且在几乎任何可以居住的地方建立了太空基地。为了确保这些基地能够有效地进行通信,Space Ranger Corps 设立了 Asteroid Communications Ministry (ACM),负责建立一个既经济又高效的通信网络。本题目(Problem A)要求参赛者设计一种算法来确定如何连接这些分布在不同小行星上的基地,使得它们之间的通信成本最低,并且需要考虑小行星随时间移动的因素。 #### 问题描述 给定一组小行星的位置和速度,需要确定最小数量的通信链接,以便所有基地都能够相互发送消息。链接的成本与连接两个基地的距离成正比。随着时间的推移,小行星会按照固定的速度线性移动,因此原有的最优链接可能会变得不是最优解。本题要求计算出在任意时刻内需要调整通信链接的次数。 #### 输入格式 每个测试用例的第一行包含一个整数 \( n \)(\( 2 \leq n \leq 50 \)),表示小行星基地的数量。接下来是 \( n \) 行,每行包含六个整数 \( x, y, z, vx, vy, vz \),分别表示每个小行星初始位置的坐标 \( (x, y, z) \) 和速度向量 \( (vx, vy, vz) \) 的分量。其中 \( -150 \leq x, y, z \leq 150 \) 和 \( -100 \leq vx, vy, vz \leq 100 \)。 #### 输出格式 对于每个测试用例,输出一行包含案例编号以及需要设置或修改的通信链接次数。 #### 解题思路 1. **构建模型**:将每个小行星视为空间中的一个点,其位置随时间变化。 2. **计算距离**:利用欧几里得距离公式计算任意两个小行星之间的距离。 3. **构建图论模型**:将小行星作为顶点,将可能的通信链接作为边,构建一个无向图。 4. **寻找最小生成树**:使用Kruskal算法或者Prim算法找到最小生成树(Minimum Spanning Tree, MST)。这棵树将包含所有小行星基地,并且是总连接成本最低的解决方案。 5. **处理动态变化**:由于小行星会移动,每隔一段时间就需要重新计算最小生成树并检查是否发生变化。如果最小生成树发生变化,则表示需要调整通信链接。 #### 关键技术点 - **几何学**:用于计算两点间的距离。 - **图论**:用于构建通信网络模型。 - **最小生成树算法**:如Kruskal算法或Prim算法,用于找到成本最低的通信网络。 - **动态规划**:用于处理小行星位置变化后通信网络的更新策略。 #### 样例分析 假设输入为: ``` 3 0 0 0 0 0 0 50 0 0 0 0 0 10 10 -10 0 0 0 ``` 在这个例子中,三个小行星位于不同的位置并且速度为零。初始情况下,可以构建一个包含所有三个小行星的最小生成树。随着时间的变化,这三个小行星的位置不会发生改变,因此通信链接也不需要调整。根据题目的输出样例,“Case 1: 3”,这个结果可能是错误的,因为在这个特定的测试用例中,通信链接实际上不需要被调整。 #### 结论 Asteroid Rangers 这个题目综合考察了选手们在算法设计、数据结构、数学建模等方面的能力,特别是对图论理论的应用能力。通过解决这个问题,参赛者不仅能够加深对最小生成树算法的理解,还能学习如何处理动态变化的问题场景。
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