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  1. #include <cstdio>
  2. #include <cstdlib>
  3. #include <cstring>
  4. #include <ctime>
  5. #include <iostream>
  6. #include <algorithm>
  7. #include <vector>
  8. #include <map>
  9. #include <set>
  10. #include <unistd.h>
  11. using namespace std;
  12.  
  13. // func and term
  14. enum {IF_FOOD_AHEAD, PROG2, PROG3, RIGHT, LEFT, MOVE};
  15. // vector
  16. enum {U, R, D, L};
  17. // gen mode
  18. enum {FULL, GROW};
  19. // variants
  20. int n, e, cnt, foods[55][55], FOODS[55][55], ant[55][55];
  21. string mp[55], MP[55];
  22.  
  23. struct Node {
  24.   Node *x, *y, *z;
  25.   int flag;
  26.   bool isuse;
  27.  
  28.   Node() {
  29. 	x = y = z = NULL;
  30. 	flag = -1;
  31.   }
  32. };
  33.  
  34. class Tree {
  35. public:
  36.   int antx, anty;
  37.   int Energy, food;
  38.   int vec;
  39.   double badrate;
  40.   bool isans;
  41.  
  42.   Tree(bool in) {
  43. 	antx = anty = 0;
  44. 	Energy = e;
  45. 	food = 0;
  46. 	vec = R;
  47. 	isans = in;
  48. 	badrate = 0.0;
  49.   }
  50.  
  51.   void run(Node *node) {
  52. 	if (node == NULL) return;
  53. 	if (Energy == 0) return;
  54. 	switch (node->flag) {
  55. 	case IF_FOOD_AHEAD:
  56. 	  if_Food_Ahead(node);
  57. 	  break;
  58. 	case PROG2:
  59. 	  Prog2(node);
  60. 	  break;
  61. 	case PROG3:
  62. 	  Prog3(node);
  63. 	  break;
  64. 	case RIGHT:
  65. 	case LEFT:
  66. 	  change_vec(node->flag);
  67. 	  break;
  68. 	case MOVE:
  69. 	  move();
  70. 	  break;
  71. 	}
  72.   }
  73.   void if_Food_Ahead(Node *node) {
  74. 	int nx=antx, ny=anty;
  75. 	if (vec == U) ny--;
  76. 	else if (vec == R) nx++;
  77. 	else if (vec == D) ny++;
  78. 	else nx--;
  79.  
  80. 	if (nx < 0 || nx >= n || ny < 0 || ny >= n) run(node->y);
  81. 	else if (foods[ny][nx]) {
  82. 	  if (node->x->flag != MOVE) badrate += 12.0;
  83. 	  run(node->x);
  84. 	} else run(node->y);
  85.   }
  86.   void Prog2(Node *node) {
  87. 	run(node->x);
  88. 	run(node->y);
  89. 	int xf=node->x->flag, yf=node->y->flag;
  90. 	if ((RIGHT == xf && yf == LEFT) || (RIGHT == xf && yf == LEFT))
  91. 	  badrate += 10.0;
  92.   }
  93.   void Prog3(Node *node) {
  94. 	run(node->x);
  95. 	run(node->y);
  96. 	run(node->z);
  97. 	int xf=node->x->flag, yf=node->y->flag, zf=node->z->flag;
  98. 	if ((RIGHT == xf && yf == LEFT) || (RIGHT == xf && yf == LEFT))
  99. 	  badrate += 10.0;
  100. 	if ((RIGHT == yf && zf == LEFT) || (RIGHT == yf && zf == LEFT))
  101. 	  badrate += 10.0;
  102.   }
  103.   void change_vec(int flag) {
  104. 	Energy--;
  105. 	if (flag == RIGHT) vec = (vec + 1) % 4;
  106. 	else vec = (vec + 3) % 4;
  107.  
  108. 	if (isans) {
  109. 	  puts("");
  110. 	  for (int i=0; i<n; i++) for (int j=0; j<n; j++) {
  111. 		  if (i == anty && j == antx) {
  112. 			if (vec == 0) printf("^");
  113. 			else if (vec == 1) printf(">");
  114. 			else if (vec == 2) printf("v");
  115. 			else printf("<");
  116. 		  } else {
  117. 			printf("%c",mp[i][j]);
  118. 		  }
  119. 		  if (j == n - 1) puts("");
  120. 		}
  121. 	  puts("");
  122. 	  usleep(1000*500);
  123. 	}
  124.   }
  125.   void move() {
  126. 	Energy--;
  127. 	int nx=antx, ny=anty;
  128. 	if (vec == U) ny--;
  129. 	else if (vec == R) nx++;
  130. 	else if (vec == D) ny++;
  131. 	else nx--;
  132. 	if (nx < 0 || ny >= n || ny < 0 || ny >= n) badrate += 1.0;
  133. 	else {
  134. 	  antx=nx; anty=ny;
  135. 	  if (ant[anty][antx]) badrate += 0.5;
  136. 	  if (foods[anty][antx]) {
  137. 		food++;
  138. 		mp[anty][antx] = '.';
  139. 		foods[anty][antx] = 0;
  140. 		ant[anty][antx] = 1;
  141. 	  }
  142. 	}
  143.  
  144. 	if (isans) {
  145. 	  puts("");
  146. 	  for (int i=0; i<n; i++) for (int j=0; j<n; j++) {
  147. 		  if (i == anty && j == antx) {
  148. 			if (vec == 0) printf("^");
  149. 			else if (vec == 1) printf(">");
  150. 			else if (vec == 2) printf("v");
  151. 			else printf("<");
  152. 		  } else {
  153. 			printf("%c",mp[i][j]);
  154. 		  }
  155. 		  if (j == n - 1) puts("");
  156. 		}
  157. 	  puts("");
  158. 	  usleep(1000*500);
  159. 	}
  160.   } 
  161. };
  162. typedef pair<double, Node> dnp; 
  163. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
  164. // utility
  165. void printnode(Node *node) {
  166.   if (node->flag == IF_FOOD_AHEAD) {
  167. 	printf("f(");
  168. 	printnode(node->x);
  169. 	printf(",");
  170. 	printnode(node->y);
  171. 	printf(")");
  172.   } else if (node->flag == PROG2) {
  173. 	// printf("2");
  174. 	printnode(node->x);
  175. 	printnode(node->y);
  176.   } else if (node->flag == PROG3) {
  177. 	// printf("3");
  178. 	printnode(node->x);
  179. 	printnode(node->y);
  180. 	printnode(node->z);
  181.   } else if (node->flag == RIGHT) {
  182. 	printf("r");
  183.   } else if (node->flag == LEFT) {
  184. 	printf("l");
  185.   } else {
  186. 	printf("m");
  187.   }
  188. }
  189. void mapinit() {
  190.   for (int i=0; i<n; i++) {
  191. 	mp[i] = MP[i];
  192. 	for (int j=0; j<n; j++) {
  193. 	  foods[i][j] = FOODS[i][j];
  194. 	  ant[i][j] = 0;
  195. 	}
  196.   }
  197.   ant[0][0] = 1;
  198. }
  199. int getsize(Node *node) {
  200.   int sz = 1;
  201.   if (node->x != NULL) sz += getsize(node->x);
  202.   if (node->y != NULL) sz += getsize(node->y);
  203.   if (node->z != NULL) sz += getsize(node->z);
  204.   return sz;
  205. }
  206. double evaluation(Node *node) {
  207.   Tree tree(false);
  208.   mapinit();
  209.   tree.run(node);
  210.   return (double)tree.food*100-tree.badrate-(double)getsize(node)/10.0;
  211. }
  212. int calcfood(Node *node) {
  213.   Tree tree(false);
  214.   mapinit();
  215.   tree.run(node);
  216.   return tree.food;
  217. }
  218. bool comp(const dnp& a, const dnp& b) {
  219.   return a.first < b.first;
  220. }
  221.  
  222. // generate random node
  223. Node* gen_rnd_node(Node *node, int depth, int max_d, int method) {
  224.   node = new Node;
  225.   double r = (double)(rand() % 1000 + 1) / 1000.0;
  226.   if (max_d == depth || (depth > 1 && method == GROW && r < 0.5)) {
  227. 	int rc = rand() % 3 + 3;
  228. 	node->flag = rc;
  229.   } else {
  230. 	int rc = rand() % 3;
  231. 	node->flag = rc;
  232. 	node->x = gen_rnd_node(node->x, depth + 1,max_d, method);
  233. 	node->y = gen_rnd_node(node->y, depth + 1, max_d, method);
  234. 	if (rc == PROG3) node->z = gen_rnd_node(node->z, depth + 1, max_d, method);
  235.   }
  236.   return node;
  237. }
  238.  
  239. // crosscover
  240. int crosscnt;
  241. Node* init_use(Node *node) {
  242.   node->isuse = false;
  243.   if (node->flag <= PROG3) {
  244. 	node->x = init_use(node->x);
  245. 	node->y = init_use(node->y);
  246. 	if (node->flag == PROG3) node->z = init_use(node->z);
  247.   }
  248.   return node;
  249. }
  250. void find_same(Node *a, Node *b) {
  251.   // if (a == NULL || b == NULL) return;
  252.   crosscnt++;
  253.   a->isuse = b->isuse = true;
  254.   if (a->flag<=PROG2 && b->flag<=PROG2) {
  255. 	find_same(a->x, b->x);
  256. 	find_same(a->y, b->y);
  257.   } else if (a->flag == PROG3 && b->flag == PROG3) {
  258. 	find_same(a->x, b->x);
  259. 	find_same(a->y, b->y);
  260. 	find_same(a->z, b->z);
  261.   }
  262. }
  263. void swapnode(Node *a, Node *b, int target) {
  264.   if (crosscnt == target) {
  265. 	Node temp = *a;
  266. 	*a = *b;
  267. 	*b = temp;
  268. 	crosscnt++;
  269. 	return;
  270.   }
  271.   crosscnt++;
  272.   if (a->x!=NULL && b->x!=NULL && a->x->isuse) swapnode(a->x, b->x, target);
  273.   if (a->y!=NULL && b->x!=NULL && a->y->isuse) swapnode(a->y, b->y, target);
  274.   if (a->z!=NULL && b->x!=NULL && a->z->isuse) swapnode(a->z, b->z, target);
  275. }
  276. Node crosscover(Node a, Node b) {
  277.   crosscnt = 0;
  278.   a=*init_use(&a);
  279.   b=*init_use(&b);
  280.   find_same(&a, &b);
  281.   if (crosscnt > 1) {
  282. 	int r = rand() % (crosscnt-1) + 1;
  283. 	crosscnt = 0;
  284. 	swapnode(&a, &b, r);
  285.   } else if (crosscnt == 1) {
  286. 	crosscnt = 0;
  287. 	swapnode(&a, &b, 1);
  288.   }
  289.   return evaluation(&a)>evaluation(&b)?a:b;
  290. }
  291.  
  292. // mutation
  293. int mutcnt;
  294. Node* mut_run(Node *node, int depth, int target) {
  295.   if (mutcnt == target) {
  296. 	node = gen_rnd_node(node, depth, 20, GROW);
  297. 	return node;
  298.   }
  299.   mutcnt++;
  300.   if (node->x != NULL) node->x = mut_run(node->x, depth + 1, target);
  301.   if (node->y != NULL) node->y = mut_run(node->y, depth + 1, target);
  302.   if (node->z != NULL) node->z = mut_run(node->z, depth + 1, target);
  303.   return node;
  304. }
  305. Node mutation(Node node) {
  306.   int sz = getsize(&node);
  307.   if (sz != 0) {
  308. 	int r = rand() % sz;
  309. 	while (r == 0) r = rand() % sz;
  310. 	mutcnt = 0;
  311. 	return *mut_run(&node,0,r);
  312.   }
  313.   return node;
  314. }
  315.  
  316. // generation
  317. vector<Node> gen, ngen;
  318. set<pair<int, int> > sel;
  319. vector<dnp> dn;
  320. static int SZ = 500, GENE = 100, TSZ = 5;
  321. static double MUTE=0.09, RESERVE=0.1;
  322. set<pair<int, int> >::iterator it;
  323. void initialisation() {
  324.   gen.clear(); ngen.clear();
  325.   for (int i=0; i<SZ; i++) {
  326. 	Node *node;
  327. 	node = gen_rnd_node(node, 0, 5, FULL);
  328. 	gen.push_back(*node);
  329.   }
  330. }
  331. Node tournament() {
  332.   set<int> st;
  333.   while (st.size() < TSZ) {
  334. 	int r = rand() % SZ;
  335. 	st.insert(r);
  336.   }
  337.   set<int>::iterator it;
  338.   vector<dnp> dnx;
  339.   for (it=st.begin(); it!=st.end(); it++) {
  340. 	dnx.push_back(make_pair(evaluation(&gen[(*it)]), gen[(*it)]));
  341.   }
  342.   sort(dnx.begin(), dnx.end(), comp);
  343.   return dnx[TSZ - 1].second;
  344. }
  345.  
  346. Node run_cross() {
  347.   Node r1 = tournament();
  348.   Node r2 = tournament();
  349.   return crosscover(r1, r2);
  350. }
  351. void calc_gen() {
  352.   dn.clear();
  353.   for (int i=0; i<SZ; i++) {
  354. 	dn.push_back(make_pair(evaluation(&gen[i]), gen[i]));
  355.   }
  356.   sort(dn.begin(), dn.end(), comp);
  357. }
  358.  
  359. Node gp(int gennum) {
  360.   calc_gen();
  361.   if (gennum >= GENE) {
  362. 	return dn[SZ-1].second;
  363.   }
  364.  
  365.   double r= (double)(rand() % 1000 + 1) / 1000.0;
  366.   while (ngen.size()<SZ) {
  367. 	if (r < MUTE) {
  368. 	  // puts("mutation");
  369. 	  //	  int rm = rand() % SZ;
  370. 	  ngen.push_back(mutation(tournament()));
  371. 	} else if (r < RESERVE) {
  372. 	  // puts("tournament");
  373. 	  ngen.push_back(tournament());
  374. 	} else {
  375. 	  // puts("cross");
  376. 	  ngen.push_back(run_cross());
  377. 	}
  378. 	r = (double)(rand() % 1000 + 1) / 1000.0;
  379.   }
  380.  
  381.   // usleep(1000*200);
  382.   for (int i=0; i<SZ; i++) {
  383. 	gen[i] = ngen[i];
  384.   }
  385.   ngen.clear();
  386.  
  387.   for (int i=0; i<SZ/10; i++) {
  388. 	printf("generation %d: ", gennum + 1);
  389. 	for (int j=i*10; j<min(SZ,(i+1)*10); j++) {
  390. 	  printf("%d(%.3f) ", calcfood(&gen[j]), evaluation(&gen[j]));
  391. 	}
  392. 	puts("");
  393.   }
  394.  
  395.   return gp(gennum + 1);
  396. }
  397.  
  398. void test() {
  399.   Node a=*gen_rnd_node(&a, 0, 5, GROW), b=*gen_rnd_node(&b, 0, 5, FULL);
  400.   /*puts("Cross Over test-------------");
  401.   puts("Base node 1 ---");
  402.   printnode(&a);
  403.   printf("\n%d %.3f\n",calcfood(&a),evaluation(&a));
  404.   puts("\nBase node2 ---");
  405.   printnode(&b);
  406.   printf("\n%d %.3f\n",calcfood(&b),evaluation(&b));
  407.   puts("\nCross node ---");*/
  408.   Node c1 = crosscover(a, b);
  409.   /*printnode(&c1);
  410.   puts("");
  411.   printf("\n%d %.3f\n",calcfood(&c1),evaluation(&c1));
  412.   puts("Mutation test-------------");
  413.   Node m1 = mutation(a);
  414.   printnode(&m1);
  415.   puts("");*/
  416. }
  417.  
  418. int main() {
  419.   srand((unsigned int)time(NULL));
  420.   scanf("%d%d",&n, &e);
  421.   for (int i=0; i<n; i++) cin>>MP[i];
  422.   for (int i=0; i<n; i++) {
  423. 	mp[i] = MP[i];
  424. 	for (int j=0; j<n; j++) {
  425. 	  if (MP[i][j] == '#') FOODS[i][j] = foods[i][j] = 1;
  426. 	}
  427.   }
  428.  
  429.   Tree tree(true);
  430.   initialisation();
  431.  
  432.   for (int i=0; i<SZ/10; i++) {
  433. 	printf("generation %d: ", 0);
  434. 	for (int j=i*10; j<min(SZ,(i+1)*10); j++) {
  435. 	  printf("%d(%.3f) ", calcfood(&gen[j]), evaluation(&gen[j]));
  436. 	}
  437. 	puts("");
  438.   }
  439.  
  440.   Node ans = gp(0);
  441.   mapinit();
  442.   tree.run(&ans);
  443.  
  444.   printf("result: food=%d Energy=%d evaluation=%.3f\n",tree.food,tree.Energy,evaluation(&ans));
  445.   printf("SZ=%d GENE=%d TSZ=%d MUTE=%.3f RESERVE=%.3f\n",SZ,GENE,TSZ,MUTE,RESERVE);
  446.   printnode(&ans);
  447.   puts("");
  448.   // test();
  449. }
  450.  
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language:
C++ (gcc 8.3)
created:
11 years ago
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