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NC20476. [ZJOI2008]杀蚂蚁ANTBUSTER

描述

最近，佳佳迷上了一款好玩的小游戏：antbuster。游戏规则非常简单：在一张地图上，左上角是蚂蚁窝，右下角是蛋糕，蚂蚁会源源不断地从窝里爬出来，试图把蛋糕搬回蚂蚁窝。而你的任务，就是用原始资金以及杀蚂蚁 获得的奖金造防御塔，杀掉这些试图跟你抢蛋糕的蚂蚁~下附一张游戏截图：  
 
为了拿到尽可能高的分数，佳佳设计了很多种造塔的方案，但在尝试了其中的一小部分后，佳佳发现，这个游戏实在是太费时间了。为了节省时间，佳佳决定写个程序，对于每一种方案，模拟游戏进程，根据效果来判断方案 的优劣。根据自己在游戏中积累的一些经验，以及上网搜到的一些参数，佳佳猜了蚂蚁爬行的算法，并且假设游戏 中的蚂蚁也是按这个规则选择路线：
1、每一秒钟开始的时候，蚂蚁都在平面中的某个整点上。如果蚂蚁没有扛着 蛋糕，它会在该点留下2单位的信息素，否则它会留下5单位的信息素。然后蚂蚁会在正北、正南、正东、正西四个 方向中选择一个爬过去。
2、选择方向的规则是：首先，爬完一个单位长度后到达的那个点上，不能有其他蚂蚁或 是防御塔，并且那个点不能是蚂蚁上一秒所在的点（除非上一个时刻蚂蚁就被卡住，且这个时刻它仍无法动），当然，蚂蚁也不会爬出地图的边界（我们定义这些点为不可达点）。如果此时有多个选择，蚂蚁会选择信息素最多的 那个点爬过去。
3、如果此时仍有多种选择，蚂蚁先面向正东，如果正东不是可选择的某个方向，它会顺时针转90 °，再次判断，如果还不是，再转90°...直到找到可以去的方向。
4、如果将每只蚂蚁在洞口出现的时间作为它的 活动时间的第1秒，那么每当这只蚂蚁的活动时间秒数为5的倍数的时候，它先按规则1~3确定一个方向，面对该方 向后逆时针转90°，若它沿当前方向会走到一个不可达点，它会不停地每次逆时针转90°，直到它面对着一个可达 的点，这样定下的方向才是蚂蚁最终要爬去的方向。
5、如果蚂蚁的四周都是不可达点，那么蚂蚁在这一秒内会选 择停留在当前点。下一秒判断移动方向时，它上一秒所在点为其当前停留的点。
6、你可以认为蚂蚁在选定方向后 ，瞬间移动到它的目标点，这一秒钟剩下的时间里，它就停留在目标点。
7、蚂蚁按出生的顺序移动，出生得比较 早的蚂蚁先移动。
然后，是一些有关地图的信息：
1、 每一秒，地图所有点上的信息素会损失1单位，如果那个点 上有信息素的话。
2、 地图上某些地方是炮台。炮台的坐标在输入中给出。
3、 地图的长、宽在输入中给出，对于 n * m的地图，它的左上角坐标为（0，0），右下角坐标为（n，m）。蚂蚁洞的位置为（0，0），蛋糕的位置为（n ，m）。
4、 你可以把蚂蚁看做一个直径为1单位的圆，圆心位于蚂蚁所在的整点。
5、 游戏开始时，地图上没有蚂 蚁，每个点上的信息素含量均为0。
一些有关炮塔的信息：
1、 炮塔被放置在地图上的整点处。
2、 为了简单一些 ，我们认为这些炮塔都是激光塔。激光塔的射速是1秒/次，它的攻击伤害为d/次，攻击范围为r。你可以认为每秒 蚂蚁移动完毕后，塔才开始攻击。并且，只有当代表蚂蚁的圆的圆心与塔的直线距离不超过r时，塔才算打得到那 只蚂蚁。
3、 如果一只蚂蚁扛着蛋糕，那么它会成为target，也就是说，任何打得到它的塔的炮口都会对准它。如 果蛋糕好好地呆在原位，那么每个塔都会挑离它最近的蚂蚁进行攻击，如果有多只蚂蚁，它会选出生较早的一只。 
4、 激光塔有个比较奇怪的特性：它在选定了打击目标后，只要目标在其射程内，塔到目标蚂蚁圆心的连线上的所 有蚂蚁（这里“被打到”的判定变成了表示激光的线段与表示蚂蚁的圆有公共点）都会被打到并损d格血，但激光 不会穿透它的打击目标打到后面的蚂蚁。
5、 尽管在真实游戏中，塔是可以升级的，但在这里我们认为塔的布局和 等级就此定了下来，不再变动。
再介绍一下蚂蚁窝：
1、 如果地图上的蚂蚁不足6只，并且洞口没有蚂蚁，那么窝中每秒会爬出一只蚂蚁，直到地图上的蚂蚁数为6只。
2、 刚出生的蚂蚁站在洞口。
3、 每只蚂蚁有一个级别，级别决定了蚂蚁的血量，级别为k的蚂蚁的血量为int(4*1.1^k)（int(x)表示对x取下整）。每被塔打一次，蚂蚁的血减少d。注意，血量为0的蚂蚁仍能精力充沛地四处乱爬，只有一只蚂蚁的血被打成负数时，它才算挂了。 
4、 蚂蚁的级别是这样算的：前6只出生的蚂蚁是1级，第7~12只是2级，依此类推。
最后给出关于蛋糕的介绍：
1、 简单起见，你可以认为此时只剩最后一块蛋糕了。如果有蚂蚁走到蛋糕的位置，并且此时蛋糕没有被扛走，那么这只蚂 蚁就扛上了蛋糕。蚂蚁被打死后蛋糕归位。
2、 如果一只扛着蛋糕的蚂蚁走到蚂蚁窝的位置，我们就认为蚂蚁成功抢到了蛋糕，游戏结束。
3、 蚂蚁扛上蛋糕时，血量会增加int（该蚂蚁出生时血量 / 2），但不会超过上限。
整理一下1秒钟内发生的事件： 1秒的最初，如果地图上蚂蚁数不足6，一只蚂蚁就会在洞口出生。接着，蚂蚁们在自己所在点留下一些信息素后，考虑移动。先出生的蚂蚁先移动。移动完毕后，如果有蚂蚁在蛋糕的位置上并且蛋糕 没被拿走，它把蛋糕扛上，血量增加，并在这时被所有塔设成target。然后所有塔同时开始攻击。如果攻击结束后 那只扛着蛋糕的蚂蚁挂了，蛋糕瞬间归位。攻击结束后，如果发现扛蛋糕的蚂蚁没死并在窝的位置，就认为蚂蚁抢 到了蛋糕。游戏也在此时结束。最后，地图上所有点的信息素损失1单位。所有蚂蚁的年龄加1。漫长的1秒到此结 束。

输入描述

输入的第一行是2个用空格隔开的整数，n、m，分别表示了地图的长和宽。
第二行是3个用空格隔开的整数，s 、d、r，依次表示炮塔的个数、单次攻击伤害以及攻击范围。
接下来s行，每行是2个用空格隔开的整数x、y，描述了一个炮塔的位置。当然，蚂蚁窝的洞口以及蛋糕所在的位置上一定没有炮塔。
最后一行是一个正整数t，表示我们模拟游戏的前t秒钟1≤n,m≤8，s≤20，t ≤200,000

输出描述

如果在第t秒或之前蚂蚁抢到了蛋糕，输出一行“Game over after x seconds”，其中x为游戏结束的时间， 否则输出“The game is going on”。如果游戏在t秒或之前结束，输出游戏结束时所有蚂蚁的信息，否则输出t秒后所有蚂蚁的信息。
格式如下：
第一行是1个整数s，表示此时活着的蚂蚁的总数。
接下来s行，每行5个整数，依次表示一只蚂蚁的年龄（单位为秒）、等级、当前血量，以及在地图上的位置（a，b）。
输出按蚂蚁的年龄递减排序

示例1

输入: 

8 8
2 10 1
7 8
8 6
5

输出: 

The game is going on
5
5 1 4 1 4
4 1 4 0 4
3 1 4 0 3
2 1 4 0 2
1 1 4 0 1

说明:

样例说明：
3*5的地图，有1个单次伤害为1、攻击范围为2的激光炮塔，它的位置为（2，2），模拟游戏的前5秒。5秒内有
5只蚂蚁出生，都是向东爬行，其中第1~4只在路过（0，2）点时被激光塔伤了1格血。在第5秒的时候，最早出生的
蚂蚁按移动规则1~3本来该向东移动，但由于规则4的作用，它在发现向北和向西移动都会到达不可达点后，最终选
择了向南移动。

原站题解

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C++(clang++ 11.0.1) 解法, 执行用时: 69ms, 内存消耗: 420K, 提交时间: 2022-10-18 13:46:59 

#include <bits/stdc++.h>

const int MAXN=10;
const int INF=0x7FFFFFFF;

struct Ant{
    Ant();
    int x;
    int y;
    int lx;
    int ly;
    int HP;
    int age;
    int lvl;
    int mxHP;
    void Move();
    void NormalMove(int);
    void SpecialMove(int);
    bool CheckAvailable(int,int);
};

struct Tower{
    int x;
    int y;
    Tower();
    void Fire();
};

const int dx[]={0,1,0,-1};
const int dy[]={1,0,-1,0};

int n;
int m;
int t;
int clk;  // Global clock
int spn;  // Ant spawn count
bool END;
int s,d,r;
Ant* cakeCarrier;
int sign[MAXN][MAXN];
bool visited[MAXN][MAXN];  // If there is ant at the point

std::list<Ant> ants;
std::list<Tower> towers;

void Print();
int Sqr(int);
void CheckEnd();
void OneSecond();
void UpdateAge();
void CleanDeath();
void Initialize();
double Sqr(double);
void IncreaseSignal();
void DecreaseSignal();
bool CheckAvailable(int,int);
int SqrEucDis(int,int,int,int);
bool Cross(double,double,double,int,int);
bool InSegment(int,int,int,int,int,int);

int main(){
    Initialize();
    while((!END)&&(++clk<=t))
        OneSecond();
    Print();
    return 0;
}

void OneSecond(){
    if(ants.size()<6&&CheckAvailable(0,0))
        ants.push_back(Ant());
    IncreaseSignal();
    for(std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();i!=ants.end();++i){
        i->Move();
    }
    if(cakeCarrier==NULL){
        for(std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();i!=ants.end();++i){
            if(i->x==n&&i->y==m){
                cakeCarrier=&(*i);
                i->HP=std::min(i->mxHP,i->HP+i->mxHP/2);
            }
        }
    }
    for(std::list<Tower>::iterator i=towers.begin();i!=towers.end();++i){
        i->Fire();
    }
    CleanDeath();
    CheckEnd();
    if(END)
        return;
    DecreaseSignal();
    UpdateAge();
}

void Tower::Fire(){
    Ant* target=NULL;
    int mindis=INF;
    for(std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();i!=ants.end();++i){
        int d=SqrEucDis(this->x,this->y,i->x,i->y);
        if(d<=Sqr(r)){
            if(cakeCarrier==&(*i)){
                target=&(*i);
                break;
            }
            else if(d<mindis){
                mindis=d;
                target=&(*i);
            }
        }
    }
    if(target==NULL)
        return;
    double dx=this->x-target->x;
    double dy=this->y-target->y;
    double k=dy/dx;
    double b=this->y-k*this->x;
    for(std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();i!=ants.end();++i){
        if(dx!=0&&Cross(k,-1.0,b,i->x,i->y)&&InSegment(this->x,this->y,target->x,target->y,i->x,i->y)&&SqrEucDis(this->x,this->y,i->x,i->y)<=SqrEucDis(this->x,this->y,target->x,target->y)){
            i->HP-=d;
        }
        else if(dx==0&&InSegment(this->x,this->y,target->x,target->y,i->x,i->y)&&SqrEucDis(this->x,this->y,i->x,i->y)<=SqrEucDis(this->x,this->y,target->x,target->y)){
            i->HP-=d;
        }
    }
}

void CheckEnd(){
    if(cakeCarrier!=NULL&&cakeCarrier->x==0&&cakeCarrier->y==0)
        END=true;
}

void Ant::Move(){
    int maxSignal=-INF,dir=-1;
    for(int i=0;i<4;i++){
        if(this->CheckAvailable(this->x+dx[i],this->y+dy[i])&&maxSignal<sign[this->x+dx[i]][this->y+dy[i]]){
            maxSignal=sign[this->x+dx[i]][this->y+dy[i]];
        }
    }
    for(int i=0;i<4;i++){
        if(this->CheckAvailable(this->x+dx[i],this->y+dy[i])&&maxSignal==sign[this->x+dx[i]][this->y+dy[i]]){
            dir=i;
            break;
        }
    }
    if((this->age+1)%5!=0||dir==-1)
        this->NormalMove(dir);
    else
        this->SpecialMove(dir);
}

void Ant::NormalMove(int dir){
    if(dir==-1){
        this->lx=this->x;
        this->ly=this->y;
        return;
    }
    else{
        this->lx=this->x;
        this->ly=this->y;
        visited[this->x][this->y]=false;
        this->x+=dx[dir];
        this->y+=dy[dir];
        visited[this->x][this->y]=true;
    }
}

void Ant::SpecialMove(int dir){
    dir=(dir+3)%4;
    while(!this->CheckAvailable(this->x+dx[dir],this->y+dy[dir]))
        dir=(dir+3)%4;
    this->NormalMove(dir);
}

void Initialize(){
    scanf("%d%d",&n,&m);
    scanf("%d%d%d",&s,&d,&r);
    for(int i=0;i<s;i++)
        towers.push_back(Tower());
    scanf("%d",&t);
}

void CleanDeath(){
    std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();
    std::list<Ant>::iterator tmp;
    while(i!=ants.end()){
        if(i->HP<0){
            if(cakeCarrier==&(*i))
                cakeCarrier=NULL;
            visited[i->x][i->y]=false;
            tmp=i;
            ++i;
            ants.erase(tmp);
        }
        else
            ++i;
    }
}

void DecreaseSignal(){
    for(int i=0;i<=n;i++){
        for(int j=0;j<=m;j++){
            if(sign[i][j]) --sign[i][j];
        }
    }
}

void UpdateAge(){
    for(std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();i!=ants.end();++i){
        i->age++;
    }
}

void IncreaseSignal(){
    for(std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();i!=ants.end();++i){
        if(cakeCarrier==&(*i))
            sign[i->x][i->y]+=5;
        else
            sign[i->x][i->y]+=2;
    }
}

Ant::Ant(){
    this->lvl=spn/6+1;
    this->HP=this->mxHP=int(4*pow(1.1,this->lvl));
    this->age=0;
    this->x=this->y=this->lx=this->ly=0;
    visited[0][0]=true;
    spn++;
}

Tower::Tower(){
    scanf("%d%d",&this->x,&this->y);
    visited[this->x][this->y]=true;
}

void Print(){
    if(END)
        printf("Game over after %d seconds\n",clk);
    else
        puts("The game is going on");
    printf("%d\n",int(ants.size()));
    for(std::list<Ant>::iterator i=ants.begin();i!=ants.end();++i){
        printf("%d %d %d %d %d\n",i->age,i->lvl,i->HP,i->x,i->y);
    }
}

inline int Sqr(int x){
    return x*x;
}

inline double Sqr(double x){
    return x*x;
}

inline int SqrEucDis(int x1,int y1,int x2,int y2){ // Square of Euclidian Distance
    return Sqr(x1-x2)+Sqr(y1-y2);
}

inline bool Cross(double a,double b,double c,int x,int y){ // Point (X,Y) to Line Ax+By+C=0 Distance Formula
    return Sqr(a)+Sqr(b)>Sqr(a*x+b*y+c)*4;
}

inline bool CheckAvailable(int x,int y){ // Check if point (x,y) is valid and w/o ant
    return x>=0&&y>=0&&x<=n&&y<=m&&!visited[x][y];
}

inline bool InSegment(int x1,int y1,int x2,int y2,int x,int y){
    int maxx=std::max(x1,x2);
    int minx=std::min(x1,x2);
    int maxy=std::max(y1,y2);
    int miny=std::min(y1,y2);
    return minx<=x && x<=maxx && miny<=y && y<=maxy;
}

inline bool Ant::CheckAvailable(int x,int y){ // Choose available direction to move
    return !(x<0||y<0||x>n||y>m||visited[x][y]||(this->lx==x&&this->ly==y));
}

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