以游戏编程的角度看待模拟时间的算法题——以PAT甲级1026 Table Tennis为例

对于需要模拟时间的算法题，可以将开始时间作为游戏的开始（如Unity的Start或UE的BeginPlay），每一秒的模拟作为游戏的画面更新（如Unity的Update或UE的Tick），结束时间可作为游戏的结束（如Unity的OnDestroy或UE的EndPlay）。

从这个角度来看，我们可以将PAT甲级1026 Table Tennis当成一个游戏看待，在游戏进行过程中，游戏玩家可能随时会让一位球员来打球。因此可以将可能到来的球员当成玩家输入来处理。

在每个时刻（每一秒），我们读取玩家输入，然后按照指定的游戏玩法（题目的规则）来进行游戏数据的更新。

对于游戏玩法，其要点如下：

• 球员可能是VIP球员也可能是一个普通球员；
• VIP球员唯一享有的特权就是当有空闲的VIP球桌，他可以上VIP球桌打球。（这意味着：如果没有空闲的VIP球桌，VIP球员就是普通球员；如果没有VIP球员在等待打球，那么VIP球桌就是普通球桌。……看似很复杂，其实不影响游戏逻辑。）

因此按照第二点玩法我们可以给出游戏在每一秒的逻辑：

1. 获取玩家输入，获得该时刻到来的球员（题目说每秒只会到来一个球员），将其加入球员等待队列，对于VIP球员，将其额外加入VIP球员等待队列。
2. 遍历每一个VIP球桌，按照VIP球员到来的顺序让其上球桌打球
3. 遍历每一个球桌，按照球员到来的顺序让其上球桌打球

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;const int kOpenTime  = 8 * 60 * 60;  // 开门时间 8点
const int kCloseTime = 21 * 60 * 60; // 关门时间 21点// 玩家类
struct Player {int  arrvTime; // 球员到达时间int  playTime; // 球员占用球桌的时间int  waitTime; // 球员等待时间bool isVip;// 球员是不是vipint  num;      // 球员的输出的编号static const int kInvalidNum = 0xffffff;Player(): arrvTime(kOpenTime), playTime(0), waitTime(0), isVip(false), num(kInvalidNum) {}[[nodiscard]] bool isPlayed() const { return num !=  kInvalidNum; };
};// 球桌类
struct Table {int  endTime;  // 上一对球员打完球离开该球桌的时间int  id;bool isVip;// 是不是vip桌int  serveNum; // 桌子招待过多少球员Table(): id{-1}, endTime(kOpenTime), isVip(false), serveNum(0) {}[[nodiscard]] bool isFree(int nowTime) const { return endTime <= nowTime; }
};// 游戏场景中某个对象所挂载的脚本类
class TableTennisManager
{
private:vector<Player>  m_players;// 下面两个queue内存储的是m_players内元素的指针queue<Player *> playersWaitQueue;queue<Player *> vipPlayersWaitQueue;int m_unarrivedIDBegin = 0;int m_playedCnt = 0; // 记录球员上桌的顺序vector<Table *> m_tables_VIP;vector<Table *> m_tables;// 将每个时刻到来的球员当做一个输入，将该球员放入队列中让HandleQueue来处理void HandleInput(int nowTime) {for(int playerID = m_unarrivedIDBegin; playerID < m_players.size(); playerID++) {Player & player = m_players[playerID];if(player.arrvTime <= nowTime) {m_unarrivedIDBegin++;playersWaitQueue.emplace(&player);if(player.isVip)vipPlayersWaitQueue.emplace(&player);} else {break;}}}void HandleQueue(int nowTime, vector<Table *> & tables, queue<Player *> & waitPlayers){// 清除已处理过的球员while(!waitPlayers.empty()) {if(waitPlayers.front()->isPlayed()) {waitPlayers.pop();} else {break;}}for(auto table: tables) {if(!table->isFree(nowTime))continue;if(waitPlayers.empty())break;/* 该桌空闲，让正在等待的球员上桌 */// 弹出等待队列，处理该球员Player * player = waitPlayers.front();waitPlayers.pop();// 更新球员数据player->waitTime = nowTime - player->arrvTime;player->num = m_playedCnt++;// 更新球桌数据table->endTime = nowTime + player->playTime;table->serveNum++;}}public:/// 游戏开始，接收游戏过程中可能需要的数据输入，模拟玩家输入并构造游戏场景————在第一次调用Update前调用// m_players模拟玩家输入，m_tables是游戏场景所需的游戏对象void Begin(){int nPlayers, nTables, nVipTables; // 球员对的数量、球桌数、VIP球桌数// 输入在营业时间内到达的球员数据cin >> nPlayers;m_players.resize(nPlayers);int nPlayers_real = 0; // 记录符合要求的输入数据（到达时间在21点之前的球员）for(int i = 0; i < nPlayers; ++i) {// 输入：每队球员的到达时间、占用球桌的时间（最多不能超过两小时）、是否是VIPint h, m, s, playT, isVip;scanf("%d:%d:%d %d %d\n", &h, &m, &s, &playT, &isVip); //NOLINTint arvT = (h*60 + m)*60 + s; // 按照秒数记录player到达时间// 只保留在关门前到达的球员if(arvT < kCloseTime){Player player;player.arrvTime = arvT;player.playTime = playT > 120 ? 120 * 60 : playT * 60; // 打球超过2小时的都要强制变成120分钟player.isVip = isVip;m_players[nPlayers_real++] = player;}}m_players.resize(nPlayers_real);// 输入球桌数据cin >> nTables >> nVipTables;m_tables.resize(nTables);for(int i = 0; i < nTables ; i++) {m_tables[i] = new Table{};}// 输入VIP球桌数据for(int i = 0; i < nVipTables; ++i) {int tableID;cin >> tableID;tableID--;m_tables[tableID]->isVip = true; // 标记vip桌m_tables[tableID]->id = tableID;m_tables_VIP.push_back(m_tables[tableID]);}// 按照球员到达时间排序sort(m_players.begin(), m_players.end(), [](Player &a, Player &b){return a.arrvTime < b.arrvTime;});}/// 更新游戏数据，更新游戏场景数据（m_players和m_tables）————每个时刻（每秒）调用一次void Update(int nowTime){// 处理该时刻可能到达的球员HandleInput(nowTime);// 在VIP球桌上处理VIP球员HandleQueue(nowTime, m_tables_VIP, vipPlayersWaitQueue);// 在所有球桌上处理所有球员（上一步因为VIP球桌已满而未能进入VIP球桌的VIP球员将会被视为普通球员处理）HandleQueue(nowTime, m_tables, playersWaitQueue);}/// 游戏结束，输出游戏执行结果————在最后一次Update执行完调用void End(){// 将球员按照打球的顺序进行排序sort(m_players.begin(), m_players.end(), [](Player &a, Player &b){return a.num < b.num;});// 输出球员的打球信息for(Player &player: m_players) {if(player.num == 0xffffff) continue; // 超过21点才能打球的球员就不能输出了int ah = player.arrvTime/3600, am = player.arrvTime % 3600 / 60, as = player.arrvTime % 60;int bh = (player.arrvTime + player.waitTime) / 3600, bm = (player.arrvTime + player.waitTime) % 3600 / 60, bs = (player.arrvTime + player.waitTime) % 60;// 等待的分钟数要四舍五入player.waitTime = player.waitTime/60 + (player.waitTime%60 >= 30);printf("%02d:%02d:%02d %02d:%02d:%02d %d\n",ah,am,as,bh,bm,bs,player.waitTime);}// 输出球桌的接待信息for(int i = 0; i < m_tables.size(); ++i) {cout << m_tables[i]->serveNum << (i == m_tables.size() - 1 ? "\n" : " ");delete m_tables[i];}}
};int main() {TableTennisManager tennisManager;tennisManager.Begin();for (int nowTime = kOpenTime; nowTime < kCloseTime; nowTime++) {// 每秒调用一次，对相关数据进行更新tennisManager.Update(nowTime);}tennisManager.End();return 0;
}