• 2019.6.24 校内测试 NOIP模拟 Day 2 分析+题解


    看到Day 2的题真的想打死zay了,忒难了QwQ~

    T1 江城唱晚

    这明显是个求方案数的计数问题,一般的套路是DP和组合数学。

    正如题目中所说,这个题是一个 math 题。      ----zay不会的 math 题让我们做?QwQ

    DP已经优化到了尽头,现在我们考虑组合数学!

    zhx:这应该是个小学奥数题!

    恩,这其实就是个经典的组合数问题啦。

    首先我们以数学的来思考这个题:

    我们有n个位置来摆放m盆花,还要保证每盆花之间至少有一个空位置。如果我们单单去刻意拆空位置的话,我们会发现这很难实现,那怎么简单得去保证每两盆花之间有空位置呢?

    回忆起了当时做这种题的思路:先让每盆花之间插一个空位置!

    什么意思呢? 

    就像这样,我们先让m盆花之间每盆花都相隔一个空位置(下划线_ 代表的是空位置):

    这样我们就预先将m盆花放好了,还占了(m-1)个空位置,So我们还有 n - m - (m -1 )=n - 2 * m +1 个空位置;

    所以我们接着将这 n - 2 * m + 1 个空位置随便往里边差不就能产生所有的情况了嘛?

    只不过要注意我们是将 (n - 2 * m + 1)个空位置往(m + 1)个空里插,求方案数!因为注意到第1盆花左边和第m盆花右边也可以插入空位置。

    然后我们再看一个公式:

    将x个球放进y个盒子里的方案数:

    球同,盒不同,盒可以为空   C(x+y-1, y-1)

    解释一下为什么是这样:

    看到我们的原问题:将(n - 2 * m + 1)个空位置往(m + 1)个空里边插,就可以抽象的看成:将(n - 2 * m + 1)个小球放进(m + 1)个盒子里,然后求方案数;

    其中每一个空位置是一样的,但是插到哪个空却是不同的,并且每两盆花之间可以不再插空位置(因为之前我们已经在每两盆花之间插了一个空位置,所以这时候这两盆花的空位置数就是1)   

    至于为什么公式是这样……,找度娘鸭QwQ~!

    显然对于这个题,x = n - 2 * m + 1,y = m + 1,我们代入公式就是:C(n - m + 1,m);   // C的下标对应的是括号左部分,C的上标对应的是括号右部分

    再找度娘找到了求组合数的公式:   

    那么:

    因为花盆的编号不同也算是不同的方案,而所有花的编号的不同方案数是 ,所以我们将这两部分乘起来就是答案!

    细心的同学会发现正好可以将m!约掉,所以最后的答案就是:

    其实这里求最后答案也是有技巧滴(好像只能这么求吧),我们知道x!是从1乘到 x,那么对于这两个阶乘是有公共部分的!

    ∵ n - m + 1 > n - 2 * m + 1

    ∴(n - m + 1)!包含(n - 2 * m + 1)!,即(n - 2 * m + 1)! |  (n - m + 1)!

    ∴ (n - m + 1)!

    = 1 * 2 * 3 * …… * (n - 2 * m + 1)* (n - 2 * m + 2)* …… *(n - m)*(n - m + 1)

    =(n - 2 * m + 1)!*(n - 2 * m + 2)* …… * (n - m)*(n - m + 1)

    (n - m + 1)!/(n - 2 * m + 1)!=(n - 2 * m + 2)*(n - 2 * m + 3)* …… *(n - m)*(n - m + 1)

    最后注意一下乘的过程中不断取模,防止爆long long ;

    代码如下:

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    using namespace std;
    int read()
    {
        char ch=getchar();
        int a=0,x=1;
        while(ch<'0'||ch>'9')
        {
            if(ch=='-') x=-x;
            ch=getchar();
        }
        while(ch>='0'&&ch<='9')
        {
            a=(a<<3)+(a<<1)+(ch-'0');
            ch=getchar();
        }
        return a*x;
    }
    int type,n,m,maxn;
    long long x,y,mod;
    long long jc[5000001];
    int main()
    {
        freopen("ilove.in","r",stdin);
        freopen("ilove.out","w",stdout); 
        type=read();n=read();m=read();mod=read();     //从n个位置里摆m盆花 
        if(n<2*m-1)                                   //如果n<2*m-1,就不能预先摆好m盆花并且每盆花之间有一个空位置 
        {
            cout<<0;                                  //0种方案 
            return 0;
        }
        jc[1]=1;
        maxn=max(n,n+m-1);
        for(int i=2;i<=maxn;i++) jc[i]=jc[i-1]%mod*i%mod;   //求出了1~m的阶乘 
        if(n==2*m-1)                                   //这时候每盆花之间只可能有一个空位置,那么方案数就是m! 
        {
            printf("%lld",jc[m]);
            return 0;
        }    
        long long ans=1;                              //怕爆int 
        for(int i=n-2*m+2;i<=n-m+1;i++) ans=ans*i%mod;
        printf("%lld",ans);
        return 0;
    }

    一些好像是好像又不是题外话的话:

    身为蒟蒻的我当然也推出来了这个公式啦,但是我当时没考虑到有公共部分,我是直接两部分的阶乘相除;按理来说没错是吧(我一开始也不知道自己到底是哪错了,直到jyy大佬给我讲了之后才明白,哎,果然我还是太菜了),但是我却忽略掉最重要的一点:模意义下不能做除法!导致最后输出都是0。

    (⊙o⊙)…其实我当时也想到这一点啦,就想方设法求(n - 2 * m + 1)!的逆元:线性?爆空间!费马小定理?不互质也不会求欧拉函数,还可能也爆空间!扩展欧几里得?这个应该可以!QwQ~

    然后就写上了扩展欧几里得算法,当时的确忘了怎么写给写炸了,但回头我再改了改,还是有好多点过不去(好像只有当模数是质数的时候才能过去QwQ)

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    using namespace std;
    int read()
    {
        char ch=getchar();
        int a=0,x=1;
        while(ch<'0'||ch>'9')
        {
            if(ch=='-') x=-x;
            ch=getchar();
        }
        while(ch>='0'&&ch<='9')
        {
            a=(a<<3)+(a<<1)+(ch-'0');
            ch=getchar();
        }
        return a*x;
    }
    int type,n,m,maxn;
    long long x,y,mod;
    long long jc[5000001];
    int exgcd(long long a,long long b,long long &x,long long &y)
    {
        if(b==0)
        {
            x=1;y=0;return a;
        }
        exgcd(b,a%b,x,y);
        int r=x;
        x=y;
        y=r-(a/b)*x;
    }
    int main()
    {
        freopen("ilove.in","r",stdin);
        freopen("ilove.out","w",stdout); 
        type=read();n=read();m=read();mod=read();     //从n个位置里摆m盆花 
        if(n<2*m-1) 
        {
            cout<<0;
            return 0;
        }
        jc[1]=1;
        maxn=max(n,n+m-1);
        for(int i=2;i<=maxn;i++) jc[i]=jc[i-1]%mod*i%mod;   //求出了1~m的阶乘 
        if(n==2*m-1)
        {
            printf("%lld",jc[m]);
            return 0;
        }    
        int gcd=exgcd(jc[n-2*m+1],mod,x,y);
        x=(x%mod+mod)%mod;
        printf("%lld",jc[n-m+1]*gcd%mod*x%mod);
        return 0;
    }

    T2 不老梦 

    测试点 1: 显然直接输出 w1 即可。期望得分 5 分。

    测试点 2-5: 爆搜,搜出一个放石子的顺序,然后 O(n) 的 check 是否合法。时间复杂度 O(n!*n)。期望得分 20 分。

    测试点 6-7: 注意到根据题目规定的走法,在进入一个节点以后,必须遍历完它的整个子树, 否则一旦离开这个节点,再也无法进入这棵子树,从而导致该节点的某个孩子没能放 上石子,导致这个节点不能放上石子。同时又有每个节点放上石子以后,它的子树的 石子可以全部取回。设在节点 u 放石子需要有 ansu 个石子(ansu=(∑ansk)+wu,k是u的所有孩子),则放完 u 以后可以取回 ansu-wu 个石子。 于是考虑影响问题答案的显然是从 u 进入每个孩子的顺序,由于最多有两个孩 子,直接比较一下就可以知道先进入哪个孩子更优秀了。时间复杂度 O(n),期望得分 10 分。

    测试点 8-10: 延续上一组测试点的思路,由于只有最多 5 个孩子,可以直接爆搜选孩子的顺序,看看哪个更优秀。时间复杂度 O(n*x!),其中 x=5。期望得分 15 分。

    测试点11-14:由于树高最多三层是吧,那么因为第三层放了之后不能取回石子,所有先放谁无所谓的,关键就是从根结点1出发看看先遍历第二层的哪个儿子结点了;

    考虑走完节点 u 的所有孩子 v 所需要的总石子数 cu,显然是越少越好。证明如下:

    那么问题变成了: 有 x 个商品,购买第 i 个物品需要手里有 ansi 元钱,花费 wi 元。求一个顺序 使得购买所有商品所需要的钱数最少。

    这个问题的最最优顺序是按照 ansi-wi 不升序购买,也就是差值越大越要先买。 考虑证明:

    设有两个物品 i,j,设 ai=ansi-wi,aj=ansj-wj。且 ai>aj

    考虑先买 i 再买 j 的 花费是多少:

    我们买 i 需要ansi;到了买j的时候我们已经取回了ai颗石子(为了少用石子是一定要收回这些石子的),那么我们尽量要用这 ai 颗石子去买 j;考虑到买 j要用ansj,如果ansj<ai,那么我们就不用再花更多的石子了,那么总的花费就是ansi;如果ansj>ai,那么我们还需要添上(ansj-ai)才行,又因为ai=ansi-wi,所以我们要添上(ansj-ansi+wi)才可以买到 j,加上我们一开始买 i 所需要的ansi,那么一共要(ans- ansi+wi)+ansi=ansj+wi,而我们并不知道ans与a的大小关系,所以我们用一个max来表示最多需要花费的石子,那么得出式子: max(ansi, wi+ansj) ①;

    同理先买 j 的花费是 max(ansj, wj+ansi) ②

    因为 ai=ansi-wi,aj=ansj-w,则ans=ai + w,ansj =aj + wj,代入原式提出 w,则 ①=wi+max(ai,ansj),②=wj+max(aj,ansi)=wj+max(aj,ai+wi)=wj+ai+wi。 考虑 ① 式的 max 如果取前面一项,则 ①=wi+ai<②,如果取后面一项则 ① =wi+ansj=wi+aj+wj<②,于是无论怎么取,①式恒小于②式,于是先买 i 更优。数学归纳可得按照 ansi-wi 不升序购买最优。

    于是按照这个顺序,排一遍序即可。期望得分 20 分。

    测试点 15-20: 可以发现上面的结论同样适用于树高更高的情况,于是在 dfs 回溯的时候对子节 点排序,即可算出该节点的答案,期望得分 30 分。

    标程代码:

    #include <cstdio>
    #include <vector>
    #include <algorithm>
    
    const int maxn = 100010;
    
    int n;
    int MU[maxn], ans[maxn];
    std::vector<int>son[maxn];
    
    void dfs(const int u);
    bool cmp(const int &_a, const int &_b);
    
    int main() {
      freopen("yin.in", "r", stdin);
      freopen("yin.out", "w", stdout);
      scanf("%d", &n);
      for (int i = 2, x; i <= n; ++i) {
        scanf("%d", &x);
        son[x].push_back(i);
      }
      for (int i = 1; i <= n; ++i) {
        scanf("%d", MU + i);
      }
      dfs(1);
      for (int i = 1; i < n; ++i) {
        printf("%d ", ans[i]);
      }
      printf("%d
    ", ans[n]);
      return 0;
    }
    
    void dfs(const int u) {
      for (auto v : son[u]) {
        dfs(v);
      }
      std::sort(son[u].begin(), son[u].end(), cmp);
      int _ret = 0;
      for (auto v : son[u]) {
        if (_ret >= ans[v]) {
          _ret -= ans[v];
        } else {
          ans[u] += ans[v] - _ret;
          _ret = ans[v] - MU[v];
        }
      }
      ans[u] += std::max(0, MU[u] - _ret);
    }
    
    inline bool cmp(const int &_a, const int &_b) {
      return (ans[_a] - MU[_a]) > (ans[_b] - MU[_b]);
    }
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