1 条题解

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    @ 2025-5-4 13:43:48

    分析:

    给定 n 个骰子,每个骰子有 6 个面且每个面有不同颜色。目标是通过旋转骰子,使得尽可能多的相同位置的面颜色相同,求最少需要改变颜色的面数。算法思想是对每个骰子的 24 种不同旋转状态进行组合探索(利用 DFS),尝试所有可能的骰子旋转组合,计算每种组合下相同位置面颜色相同的情况,记录使得需要改变颜色的面数最少的情况。

    解题原理

    1.DFS 遍历:使用深度优先搜索算法对骰子的旋转状态进行遍历。从第一个骰子开始,为其选择一种旋转状态(共 24 种),然后递归地处理下一个骰子,直到所有骰子的旋转状态都被确定。

    2.颜色映射:使用 map 容器将颜色字符串映射为整数,方便后续处理和比较颜色。

    3.计算改变面数:在确定所有骰子的旋转状态后,对于每个面的位置(共 6 个位置),统计该位置上出现次数最多的颜色的数量 cnt,那么在这个位置上需要改变颜色的面数就是 n - cnt(n 为骰子总数)。将 6 个位置上需要改变颜色的面数相加,得到当前旋转组合下需要改变颜色的总面数。

    4.最优解记录:在遍历所有可能的骰子旋转组合过程中,记录下需要改变颜色的面数的最小值,该最小值即为最终答案。

    实现步骤

    1.输入处理:循环读取骰子的数量 n,当 n 为 0 时结束程序。对于每个 n,读取每个骰子 6 个面的颜色字符串,将颜色字符串映射为整数存储在 dice 数组中。

    2.初始化操作:初始化答案 ans 为 (n - 1) * 6(即最坏情况下需要改变颜色的面数),清空颜色映射 map 容器。

    3.DFS 搜索:调用 dfs 函数,从第一个骰子开始进行深度优先搜索,对每个骰子尝试 24 种不同的旋转状态。

    4.计算与更新:在 dfs 函数中,当处理完所有骰子的旋转状态后,计算当前旋转组合下需要改变颜色的面数 ret,如果 ret 小于当前记录的答案 ans,则更新 ans。

    5.输出结果:输出需要改变颜色的最少面数 ans。

    c++代码:

    #include<iostream>
    #include<string>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<map>
    #include<iterator>
    #include<cstdio>
    #include<vector>
     
    using namespace std;
    int n;
    int cube[][6]={{2,1,5,0,4,3},{2,0,1,4,5,3},{2,4,0,5,1,3},{2,5,4,1,0,3},
                   {4,2,5,0,3,1},{5,2,1,4,3,0},{1,2,0,5,3,4},{0,2,4,1,3,5},
                   {0,1,2,3,4,5},{4,0,2,3,5,1},{5,4,2,3,1,0},{1,5,2,3,0,4},
                   {5,1,3,2,4,0},{1,0,3,2,5,4},{0,4,3,2,1,5},{4,5,3,2,0,1},
                   {1,3,5,0,2,4},{0,3,1,4,2,5},{4,3,0,5,2,1},{5,3,4,1,2,0},
                   {3,4,5,0,1,2},{3,5,1,4,0,2},{3,1,0,5,4,2},{3,0,4,1,5,2}};
     
    map<string,int> msi;
    int p;
    int ans;
    int selects[6];
    int color[7][7];
    int dice[7][7];
    int counts[60];
    void dfs(int sel){
        if(sel==n-1){
            for(int i=1;i<n;i++){
                int st=selects[i-1];
                for(int j=0;j<6;j++)
                    color[i][cube[st][j]]=dice[i][j];
            }
            int ret=0,cnt;
            for(int i=0;i<6;i++){
                memset(counts,0,sizeof(counts));
                counts[dice[0][i]]++;cnt=1;
                for(int j=0;j<n-1;j++)
                    cnt=max(cnt,++counts[color[j+1][i]]);
                ret+=(n-cnt);
            }
            ans=min(ans,ret);
        }
        else{
            for(int i=0;i<24;i++){
                selects[sel]=i;
                dfs(sel+1);
            }
     
        }
    }
     
    char colors[100];
     
    int main(){
        while(~scanf("%d",&n)){
            if(!n) break;
            p=0;msi.clear();
            for(int i=0;i<n;i++){
                for(int j=0;j<6;j++){
                    scanf("%s",colors);
                    if(msi.count(colors)==0)
                        msi[colors]=p++;
                    dice[i][j]=msi[colors];
                }
            }
            ans=(n-1)*6;
            dfs(0);
            printf("%d\n",ans);
        }
        return 0;
    }
    
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