Problem p02670 (C++) — buggy submission, verdict: Time Limit Exceeded

#define _GLIBCXX_DEBUG
#include "bits/stdc++.h"
// #include <intrin.h>  //AtCoder (gcc)
// 上ではこれがあると動かない。__popcnt用のincludeファイル。
using namespace std;

typedef long long ll;
typedef long double ld;

#define int long long
#define rep(i, n) for (long long i = 0; i < (n); i++)
#define sqrt(d) pow((long double)(d), 0.50)

const int INF = 2000000000;                 // 2e9
const long long INF2 = 8000000000000000000; // 8e18

const int large_P = 1000000007; // 1e9 + 7
// const int large_P = 1000000009; //1e9 + 9
// const int large_P = 998244353;

// 繰り返し2乗法
// N^aの、Mで割った余りを求める。
ll my_pow(ll N, ll a, ll M) {
  ll tempo;
  if (a == 0) {
    return 1;
  } else {
    if (a % 2 == 0) {
      tempo = my_pow(N, a / 2, M);
      return (tempo * tempo) % M;
    } else {
      tempo = my_pow(N, a - 1, M);
      return (tempo * N) % M;
    }
  }
}

// N_C_a を M で割った余り
ll my_combination(ll N, ll a, ll M) {
  ll answer = 1;

  rep(i, a) {
    answer *= (N - i);
    answer %= M;
  }

  rep(i, a) {
    answer *= my_pow(i + 1, M - 2, M);
    answer %= M;
  }

  return answer;
}

ll my_gcd(ll &a, ll &b) {
  if (b == 0)
    return a;
  ll temp = a % b;
  return my_gcd(b, temp);
}

// base を底としたときの、n の i桁目を、v.at(i) に入れる。(桁数は n
// に応じて自動で設定する。)
void ll_to_vector(int base, long long n, vector<int> &v) {
  long long tempo = n;
  long long tempo2 = n;

  int n_digit = 1;
  while (tempo2 >= 10) {
    tempo2 /= 10;
    n_digit++;
  }

  v.assign(n_digit, 0);

  // ll n_digit = v.size();  // v のサイズをそのままにする場合。

  for (int i = 0; i < n_digit; i++) {
    v.at(i) = tempo / pow(base, n_digit - 1 - i);
    tempo -= v.at(i) * pow(base, n_digit - 1 - i);
  }
}

int char_to_int(char c) {
  switch (c) {
  case '0':
    return 0;
  case '1':
    return 1;
  case '2':
    return 2;
  case '3':
    return 3;
  case '4':
    return 4;
  case '5':
    return 5;
  case '6':
    return 6;
  case '7':
    return 7;
  case '8':
    return 8;
  case '9':
    return 9;
  default:
    return 0;
  }
}

// エラトステネスの篩で、prime で ないところに false を入れる。
// true で初期化された vector を代入する必要がある。
void prime_judge(vector<bool> &prime_or_not) {

  prime_or_not.at(0) = false;
  prime_or_not.at(1) = false;

  ll n = prime_or_not.size() - 1;
  ll region = (ll)sqrt(n) + 1;

  for (ll i = 2; i <= n / 2; i++) {
    prime_or_not.at(2 * i) = false;
  }

  for (ll i2 = 1; i2 < n / 2; i2++) {
    ll i = 2 * i2 + 1; // ここからは奇数のみ探索
    if (i < region && prime_or_not.at(i)) {
      ll j = i * i;
      while (j < n + 1) {
        prime_or_not.at(j) = false;
        j += 2 * i;
      }
    }
  }
};

map<ll, ll> divide_to_prime(int target) {
  map<ll, ll> res;

  // sqrt(target) まで調べる。
  ll upper_lim = ceil(sqrt(target));
  vector<bool> prime_or_not(upper_lim + 1, true);

  if (upper_lim < 20)
    prime_or_not.assign(25, true);
  prime_judge(prime_or_not);

  ll tempo = target;
  rep(i, (upper_lim + 1)) {
    if (prime_or_not.at(i)) {
      while (tempo % i == 0) {
        tempo /= i;
        res[i]++;
      }
    }
  }

  if (tempo != 1)
    res[tempo]++; // sqrt(target) より大きな素因数は高々1つしかない。

  return res;
}

void BFS_labyrinth(queue<pair<int, int>> &que, vector<vector<int>> &dist,
                   int &area) {
  int n = dist.size();
  int m = dist.at(0).size();

  while (!que.empty()) {
    int h, w;
    pair<int, int> tempo = que.front();
    que.pop();

    h = tempo.first;
    w = tempo.second;
    // cout << temp_i << " " << temp_j << endl;

    for (int dh = -1; dh <= 1; dh++) {
      for (int dw = -1; dw <= 1; dw++) {
        if (h + dh < 0 || n <= h + dh)
          continue; // 範囲外
        if (w + dw < 0 || m <= w + dw)
          continue; // 範囲外
        if (dh == 0 && dw == 0)
          continue; // 動いていない
        if (dh * dw != 0)
          continue; // 右上など。八近傍の場合は消す。
        if (dist.at(h + dh).at(w + dw) != -1)
          continue; // 行けない領域に、既に INF
                    // などが代入されている場合はこの条件だけで ok

        dist.at(h + dh).at(w + dw) = dist.at(h).at(w) + 1;
        que.push(make_pair(h + dh, w + dw));
      }
    }

    // 何か所も領域がある場合だけ必要
    if (que.empty()) {
      rep(i, n) {
        rep(j, m) {
          if (dist.at(i).at(j) == -1) {
            que.push(make_pair(i, j));
            dist.at(i).at(j) = 0;
            area++;
            break;
          }
        }
        if (!que.empty())
          break;
      }
    }
  }
}

void BFS01_labyrinth(deque<pair<int, int>> &que, vector<vector<int>> &dist,
                     vector<vector<int>> &cost) {
  int n = dist.size();
  int m = dist.at(0).size();

  while (!que.empty()) {
    int h, w;
    pair<int, int> tempo = que.front();
    que.pop_front();

    h = tempo.first;
    w = tempo.second;
    // cout << temp_i << " " << temp_j << endl;

    for (int dh = -1; dh <= 1; dh++) {
      for (int dw = -1; dw <= 1; dw++) {
        if (h + dh < 0 || n <= h + dh)
          continue; // 範囲外
        if (w + dw < 0 || m <= w + dw)
          continue; // 範囲外
        if (dh == 0 && dw == 0)
          continue; // 動いていない
        if (dh * dw != 0)
          continue; // 右上など。八近傍の場合は消す。
        if (dist.at(h + dh).at(w + dw) != -1)
          continue; // 行けない領域に、既に INF
                    // などが代入されている場合はこの条件だけで ok

        dist.at(h + dh).at(w + dw) =
            dist.at(h).at(w) + cost.at(h + dh).at(w + dw);

        if (cost.at(h + dh).at(w + dw) == 0) { // コストが低い場合
          que.push_front(make_pair(h + dh, w + dw));
        } else { // コストが高い場合
          que.push_back(make_pair(h + dh, w + dw));
        }
      }
    }
  }
}

void dfs(const vector<vector<int>> G, vector<bool> &seen, int v) {
  seen.at(v) = true;

  for (int next_v : G.at(v)) {
    if (seen.at(next_v))
      continue;
    dfs(G, seen, next_v);
  }
}

class edge {
public:
  int to;
  int cost;
};

void dijkstra(int s, const vector<vector<edge>> G, vector<int> &dis) {
  int V = dis.size(); // 頂点数
  dis.assign(V, INF);

  // first が最短距離、second が頂点番号。
  priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>,
                 greater<pair<int, int>>>
      que;
  dis.at(s) = 0;
  que.push(make_pair(0, s));

  while (!que.empty()) {
    pair<int, int> p = que.top();
    que.pop();
    int v = p.second;
    if (dis.at(v) < p.first)
      continue; // 最短距離がすでに更新されているので無視。

    for (edge e : G.at(v)) {
      if (dis.at(e.to) > dis.at(v) + e.cost) {
        dis.at(e.to) = dis.at(v) + e.cost;
        que.push(make_pair(dis.at(e.to), e.to));
      }
    }
  }
}

class UnionFind {
public:
  vector<int> parent;
  vector<int> rank;

  UnionFind(int N) : parent(N), rank(N, 0) {
    rep(i, N) { parent.at(i) = i; }
  }

  int root(int x) {
    if (parent.at(x) == x)
      return x;
    return parent.at(x) = root(parent.at(x));
  }

  void unite(int x, int y) {
    int rx = root(x);
    int ry = root(y);

    if (rx == ry)
      return; // xの根とyの根が同じなので、何もしない。
    if (rank.at(rx) < rank.at(ry)) {
      parent.at(rx) = ry;
    } else {
      parent.at(ry) = rx;
      if (rank.at(rx) == rank.at(ry))
        rank.at(rx)++;
    }
  }

  bool same(int x, int y) { return (root(x) == root(y)); }
};

class wUnionFind {
public:
  vector<int> parent;
  vector<int> diff_weight; // 親との差分。
  vector<int> rank;

  wUnionFind(int N) : parent(N), diff_weight(N, 0), rank(N, 0) {
    rep(i, N) { parent.at(i) = i; }
  }

  int root(int x) {
    if (parent.at(x) == x)
      return x;

    int r = root(parent.at(x));
    diff_weight.at(x) += diff_weight.at(parent.at(x)); // 累積和
    return parent.at(x) = r;
  }

  int weight(int x) {
    root(x);
    return diff_weight.at(x);
  }

  // weight.at(y) - weight.at(x) == w となるようにする。
  bool unite(int x, int y, int w) {
    int rx = root(x);
    int ry = root(y);
    int diff_weight_to_ry_from_rx = w + weight(x) - weight(y);

    if (rx == ry)
      return false; // xの根とyの根が同じなので、何もしない。
    if (rank.at(rx) < rank.at(ry)) {
      parent.at(rx) = ry;
      diff_weight.at(rx) = -diff_weight_to_ry_from_rx;
    } else {
      parent.at(ry) = rx;
      diff_weight.at(ry) = diff_weight_to_ry_from_rx;
      if (rank.at(rx) == rank.at(ry))
        rank.at(rx)++;
    }

    return true;
  }

  bool same(int x, int y) { return (root(x) == root(y)); }
};

void BFS01_labyrinth2(deque<pair<int, int>> &que, vector<vector<int>> &dist,
                      vector<vector<int>> &cost) {
  int n = dist.size();
  int m = dist.at(0).size();

  while (!que.empty()) {
    int h, w;
    pair<int, int> tempo = que.front();
    que.pop_front();

    h = tempo.first;
    w = tempo.second;
    // cout << temp_i << " " << temp_j << endl;

    for (int dh = -1; dh <= 1; dh++) {
      for (int dw = -1; dw <= 1; dw++) {
        if (h + dh < 0 || n <= h + dh)
          continue; // 範囲外
        if (w + dw < 0 || m <= w + dw)
          continue; // 範囲外
        if (dh == 0 && dw == 0)
          continue; // 動いていない
        if (dh * dw != 0)
          continue; // 右上など。八近傍の場合は消す。
        // if (dist.at(h + dh).at(w + dw) != -1) continue;
        // //行けない領域に、既に INF などが代入されている場合はこの条件だけで
        // ok
        if (dist.at(h + dh).at(w + dw) <= dist.at(h).at(w) + cost.at(h).at(w))
          continue;

        dist.at(h + dh).at(w + dw) = dist.at(h).at(w) + cost.at(h).at(w);

        if (cost.at(h + dh).at(w + dw) == 0) { // コストが低い場合
          que.push_front(make_pair(h + dh, w + dw));
        } else { // コストが高い場合
          que.push_back(make_pair(h + dh, w + dw));
        }
      }
    }
  }
}

signed main() {
  int N;
  cin >> N;
  vector<int> P(N * N);
  rep(i, N * N) {
    // cin >> P.at(i);
    scanf("%lld", &P.at(i));
  }

  vector<vector<int>> Remain(N, vector<int>(N, 1));
  vector<vector<int>> dist(N, vector<int>(N, -1));
  int res = 0;

  deque<pair<int, int>> que;

  rep(i, N) {
    dist.at(i).at(0) = 0;
    dist.at(i).at(N - 1) = 0;
    dist.at(0).at(i) = 0;
    dist.at(N - 1).at(i) = 0;

    que.push_front(make_pair(i, 0));
    que.push_front(make_pair(i, N - 1));
    que.push_front(make_pair(0, i));
    que.push_front(make_pair(N - 1, i));
  }

  BFS01_labyrinth(que, dist, Remain);

  rep(i, N * N) {
    int h, w;
    h = (P.at(i) - 1) / N;
    w = (P.at(i) - 1) % N;

    res += dist.at(h).at(w);
    Remain.at(h).at(w) = 0;

    deque<pair<int, int>> que2;

    for (int dh = -1; dh <= 1; dh++) {
      for (int dw = -1; dw <= 1; dw++) {
        if (h + dh < 0 || N <= h + dh)
          continue; // 範囲外
        if (w + dw < 0 || N <= w + dw)
          continue; // 範囲外
        if (dh == 0 && dw == 0)
          continue; // 動いていない
        if (dh * dw != 0)
          continue; // 右上など。八近傍の場合は消す。
        if (dist.at(h + dh).at(w + dw) <= dist.at(h).at(w))
          continue;

        que2.push_front(make_pair(h + dh, w + dw));
        dist.at(h + dh).at(w + dw) = dist.at(h).at(w);
      }
    }

    BFS01_labyrinth2(que2, dist, Remain);

    // rep(j, N) {
    // rep(k, N) {
    // cout << dist.at(j).at(k) << " ";
    //}
    // cout << endl;
    //}
    // cout << endl;
  }

  cout << res << endl;
}

Error: TLE

Fixed submission:

#define _GLIBCXX_DEBUG
#include "bits/stdc++.h"
// #include <intrin.h>  //AtCoder (gcc)
// 上ではこれがあると動かない。__popcnt用のincludeファイル。
using namespace std;

typedef long long ll;
typedef long double ld;

#define int long long
#define rep(i, n) for (long long i = 0; i < (n); i++)
#define sqrt(d) pow((long double)(d), 0.50)

const int INF = 2000000000;                 // 2e9
const long long INF2 = 8000000000000000000; // 8e18

const int large_P = 1000000007; // 1e9 + 7
// const int large_P = 1000000009; //1e9 + 9
// const int large_P = 998244353;

// 繰り返し2乗法
// N^aの、Mで割った余りを求める。
ll my_pow(ll N, ll a, ll M) {
  ll tempo;
  if (a == 0) {
    return 1;
  } else {
    if (a % 2 == 0) {
      tempo = my_pow(N, a / 2, M);
      return (tempo * tempo) % M;
    } else {
      tempo = my_pow(N, a - 1, M);
      return (tempo * N) % M;
    }
  }
}

// N_C_a を M で割った余り
ll my_combination(ll N, ll a, ll M) {
  ll answer = 1;

  rep(i, a) {
    answer *= (N - i);
    answer %= M;
  }

  rep(i, a) {
    answer *= my_pow(i + 1, M - 2, M);
    answer %= M;
  }

  return answer;
}

ll my_gcd(ll &a, ll &b) {
  if (b == 0)
    return a;
  ll temp = a % b;
  return my_gcd(b, temp);
}

// base を底としたときの、n の i桁目を、v.at(i) に入れる。(桁数は n
// に応じて自動で設定する。)
void ll_to_vector(int base, long long n, vector<int> &v) {
  long long tempo = n;
  long long tempo2 = n;

  int n_digit = 1;
  while (tempo2 >= 10) {
    tempo2 /= 10;
    n_digit++;
  }

  v.assign(n_digit, 0);

  // ll n_digit = v.size();  // v のサイズをそのままにする場合。

  for (int i = 0; i < n_digit; i++) {
    v.at(i) = tempo / pow(base, n_digit - 1 - i);
    tempo -= v.at(i) * pow(base, n_digit - 1 - i);
  }
}

int char_to_int(char c) {
  switch (c) {
  case '0':
    return 0;
  case '1':
    return 1;
  case '2':
    return 2;
  case '3':
    return 3;
  case '4':
    return 4;
  case '5':
    return 5;
  case '6':
    return 6;
  case '7':
    return 7;
  case '8':
    return 8;
  case '9':
    return 9;
  default:
    return 0;
  }
}

// エラトステネスの篩で、prime で ないところに false を入れる。
// true で初期化された vector を代入する必要がある。
void prime_judge(vector<bool> &prime_or_not) {

  prime_or_not.at(0) = false;
  prime_or_not.at(1) = false;

  ll n = prime_or_not.size() - 1;
  ll region = (ll)sqrt(n) + 1;

  for (ll i = 2; i <= n / 2; i++) {
    prime_or_not.at(2 * i) = false;
  }

  for (ll i2 = 1; i2 < n / 2; i2++) {
    ll i = 2 * i2 + 1; // ここからは奇数のみ探索
    if (i < region && prime_or_not.at(i)) {
      ll j = i * i;
      while (j < n + 1) {
        prime_or_not.at(j) = false;
        j += 2 * i;
      }
    }
  }
};

map<ll, ll> divide_to_prime(int target) {
  map<ll, ll> res;

  // sqrt(target) まで調べる。
  ll upper_lim = ceil(sqrt(target));
  vector<bool> prime_or_not(upper_lim + 1, true);

  if (upper_lim < 20)
    prime_or_not.assign(25, true);
  prime_judge(prime_or_not);

  ll tempo = target;
  rep(i, (upper_lim + 1)) {
    if (prime_or_not.at(i)) {
      while (tempo % i == 0) {
        tempo /= i;
        res[i]++;
      }
    }
  }

  if (tempo != 1)
    res[tempo]++; // sqrt(target) より大きな素因数は高々1つしかない。

  return res;
}

const vector<pair<int, int>> delta = {make_pair(-1, 0), make_pair(1, 0),
                                      make_pair(0, -1), make_pair(0, 1)};

int BFS_labyrinth(deque<pair<int, int>> &que, vector<vector<int>> &dist,
                  const vector<vector<int>> Remain, vector<vector<int>> cost0,
                  int imin, int imax, int jmin, int jmax) {
  int n = dist.size();
  int m = dist.at(0).size();

  while (!que.empty()) {
    int temp_i, temp_j;
    pair<int, int> tempo = que.front();
    que.pop_front();

    temp_i = tempo.first;
    temp_j = tempo.second;
    // cout << temp_i << " " << temp_j << endl;
    if (temp_i == imin || temp_i == imax || temp_j == jmin || temp_j == jmax ||
        cost0.at(temp_i).at(temp_j) == 0) {
      // if (dist.at(temp_i).at(temp_j) == 0) return 0;
      return dist.at(temp_i).at(temp_j);
    }

    rep(k, 4) {
      int i = delta.at(k).first;
      int j = delta.at(k).second;

      if (temp_i + i < imin || imax + 1 <= temp_i + i)
        continue; // 範囲外
      if (temp_j + j < jmin || jmax + 1 <= temp_j + j)
        continue; // 範囲外
      if (dist.at(temp_i + i).at(temp_j + j) != -1)
        continue; // 行けない領域に、既に INF
                  // などが代入されている場合はこの条件だけで ok

      dist.at(temp_i + i).at(temp_j + j) =
          dist.at(temp_i).at(temp_j) + Remain.at(temp_i + i).at(temp_j + j);
      if (Remain.at(temp_i + i).at(temp_j + j) == 0) {
        que.push_front(make_pair(temp_i + i, temp_j + j));
      } else {
        que.push_back(make_pair(temp_i + i, temp_j + j));
      }
    }
  }

  return -1;
}

void BFS_labyrinth0(queue<pair<int, int>> &que, vector<vector<int>> &dist,
                    vector<vector<int>> &Remain) {
  int n = dist.size();
  int m = dist.at(0).size();

  while (!que.empty()) {
    int temp_i, temp_j;
    pair<int, int> tempo = que.front();
    que.pop();

    temp_i = tempo.first;
    temp_j = tempo.second;
    // cout << temp_i << " " << temp_j << endl;

    for (int i = -1; i <= 1; i++) {
      for (int j = -1; j <= 1; j++) {
        if (temp_i + i < 0 || n <= temp_i + i)
          continue; // 範囲外
        if (temp_j + j < 0 || m <= temp_j + j)
          continue; // 範囲外
        if (i == 0 && j == 0)
          continue; // 動いていない
        if (i * j != 0)
          continue; // 右上など。八近傍の場合は消す。
        if (dist.at(temp_i + i).at(temp_j + j) != -1 ||
            Remain.at(temp_i + i).at(temp_j + j) == 1)
          continue;

        dist.at(temp_i + i).at(temp_j + j) = 0;
        que.push(make_pair(temp_i + i, temp_j + j));
      }
    }
  }
}

signed main() {
  int N;
  cin >> N;
  vector<int> P(N * N);
  rep(i, N * N) {
    // cin >> P.at(i);
    scanf("%lld", &P.at(i));
  }

  vector<vector<int>> Remain(N, vector<int>(N, 1));
  vector<vector<int>> cost0(N, vector<int>(N, -1));
  int res = 0;
  int imin = 0, imax = N - 1, jmin = 0, jmax = N - 1;

  rep(i, N) {
    cost0.at(i).at(0) = 0;
    cost0.at(i).at(N - 1) = 0;
    cost0.at(0).at(i) = 0;
    cost0.at(N - 1).at(i) = 0;
  }

  rep(i, N * N) {
    int h, w;
    h = (P.at(i) - 1) / N;
    w = (P.at(i) - 1) % N;

    // cout << h << " " << w << endl;

    deque<pair<int, int>> que;
    que.push_front(make_pair(h, w));

    vector<vector<int>> dist(N, vector<int>(N, -1));
    dist.at(h).at(w) = 0;

    int ret = BFS_labyrinth(que, dist, Remain, cost0, imin, imax, jmin, jmax);

    res += ret;

    if (ret == 0) {
      // cost0.at(h).at(w) = 0;

      queue<pair<int, int>> que0;
      rep(j, N) {
        rep(k, N) {
          if (cost0.at(j).at(k) == 0 && Remain.at(j).at(k) == 0)
            que0.push(make_pair(j, k));
        }
      }

      BFS_labyrinth0(que0, cost0, Remain);
    }

    Remain.at(h).at(w) = 0;

    bool ok = true;
    rep(j, N) {
      if (Remain.at(imin).at(j) == 1) {
        ok = false;
        break;
      }
    }
    if (ok)
      imin++;

    ok = true;
    rep(j, N) {
      if (Remain.at(imax).at(j) == 1) {
        ok = false;
        break;
      }
    }
    if (ok)
      imax--;

    ok = true;
    rep(i, N) {
      if (Remain.at(i).at(jmin) == 1) {
        ok = false;
        break;
      }
    }
    if (ok)
      jmin++;

    ok = true;
    rep(i, N) {
      if (Remain.at(i).at(jmax) == 1) {
        ok = false;
        break;
      }
    }
    if (ok)
      jmax--;
  }

  std::cout << res << endl;
}