[51nod1824]染色游戏

本文介绍了一道涉及组合数学与动态规划的题目解析,通过巧妙地利用二进制特性,采用分治策略实现高效求解。文章详细阐述了从问题定义到最终算法实现的全过程,并提供了一个具体的时间与空间复杂度分析。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Description

有 n 个红球, m 个蓝球,从中取出 x 个红球和 y 个蓝球排成一排的得分是 rx⋅by ,其中 r0=b0=1 。
定义 f(t) 表示恰好取出 t 个球排成一排的所有可能局面的得分之和。
两个局面相同,当且仅当这两排球的个数相等,且在对应列位置上的颜色都是相同的。
求有多少 t (1≤t≤n+m) 使得 f(t) 是奇数,为了防止输出过大输出所有的t^2之和
n,m<=2^20

Solution

鞋垫手把手教我做题(人)
显然f(t)=ti=0r(i)b(ti)Cit
由于一些奇怪的定理我们知道Cnn+m为奇数的充要条件是n&m=0
考虑规避组合数,我们设Ft,i表示二进制下和t差i个1的r之和,Gt,i表示b之和
F和G的求法可以参考上一场的F题“空间统计学”
那么我们可以先写出一个naive的式子

Ans(t)=i=0|t|F[t][i]G[t][|t|i]

然而这样显然会算重,我们需要考虑如何减重
出现重复就是F所记录的某一个状态和G所出现的某一个状态的and值不为0
那么我们考虑把出现的位置给减掉,那么
Ans(t)=Tt(1)|T|i=|T||t||T|F[tT][i|T|]G[tT][|t|i|T|]

但是直接子集枚举的复杂度是无法承受的,我们需要另想其他办法
先把后面写成卷积
i=0|t|2|T|F[tT][i]G[tT][|t|2|T|i]

考虑维护
H[t][i]=j=0iF[t][j]G[t][ij]

那么
Ans(t)=Tt(1)|T|H[tT][|t|2|T|]

后面这个东西可以用分治求出来,分治最高位,把最高位是0的合并到最高位是1的。
那么这道题就做完了,总复杂度O(n log^2 n)
注意这道题卡空间,注意我们并不需要真的求出Ans,只需要求出Ans的奇偶性,那么我们可以只开bool类型来存储,所有的加法用^,所有的乘法用&
还有我们发现n+m的最高位可以有21位,直接开2^21的数组会爆空间
但是我们知道只有所有满足存在一个i使得(t-i)&i=0的位置是有用的
发现这样的t最大就是2^20-1
所以我们直接处理2^20-1以内的数据就好了
空间复杂度O(n log n)

Code

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#define fo(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
#define fd(i,a,b) for(int i=a;i>=b;i--)
using namespace std;

typedef long long ll;

const int N=(1<<20)+5;

int n,m,lg1,lg2,lg,all,two[21];
bool f[N][21],g[N][21],h[N][21];

void init() {
    scanf("%d%d",&n,&m);

    char ch;for(ch=getchar();ch<'0'||ch>'9';ch=getchar());
    f[0][0]=1;
    fo(i,1,n) {
        f[i][0]^=(ch-'0')&1;
        ch=getchar();
    }
    int len=1;lg1=0;
    for(;len<=n;len<<=1) lg1++;

    for(ch=getchar();ch<'0'||ch>'9';ch=getchar());
    g[0][0]=1;
    fo(i,1,m) {
        g[i][0]^=(ch-'0')&1;
        ch=getchar();
    }

    len=1;lg2=0;
    for(;len<=m;len<<=1) lg2++;

    lg=max(lg1,lg2);
    two[0]=1;fo(i,1,lg) two[i]=two[i-1]<<1;
    all=two[lg]-1;
}

inline void calc(int l,int r) {
    if (l==r) return;
    int mid=l+r>>1;
    calc(l,mid);calc(mid+1,r);
    fo(i,mid+1,r) 
        fo(j,2,lg)
            h[i][j]^=h[i-mid+l-1][j-2];
}

void solve() {
    ll Ans=0;
    fo(t,1,min(all,n+m)) {
        int cnt=0;
        fo(j,0,lg-1) if (t&two[j]) cnt++; 
        Ans+=(ll)h[t][cnt]*t*t;
    }
    printf("%lld\n",Ans);
}

int main() {
    init();
    fo(j,1,lg)
        fd(s,all,0) 
            if (!(s&two[j-1]))
                fo(i,0,j-1) f[s|two[j-1]][i+1]^=f[s][i];
    fo(j,1,lg)
        fd(s,all,0) 
            if (!(s&two[j-1]))
                fo(i,0,j-1) g[s|two[j-1]][i+1]^=g[s][i];
    fo(i,0,all)
        fo(j,0,lg) 
            fo(k,0,j)
                h[i][j]^=f[i][k]&g[i][j-k];
    calc(0,all);solve();
    return 0;
}
题目 51nod 3478 涉及一个矩阵问题,要求通过最少的操作次数,使得矩阵中至少有 `RowCount` 行和 `ColumnCount` 列是回文的。解决这个问题的关键在于如何高效地枚举所有可能的行和列组合,并计算每种组合所需的操作次数。 ### 解法思路 1. **预处理每一行和每一列变为回文所需的最少操作次数**: - 对于每一行,计算将其变为回文所需的最少操作次数。这可以通过比较每对对称位置的值是否相同来完成。 - 对于每一列,计算将其变为回文所需的最少操作次数,方法同上。 2. **枚举所有可能的行和列组合**: - 由于 `N` 和 `M` 的最大值为 8,因此可以枚举所有可能的行组合和列组合。 - 对于每一种组合,计算其所需的最少操作次数,并取最小值。 3. **计算操作次数**: - 对于每一种组合,需要计算哪些行和列需要修改,并且注意行和列的交叉点可能会重复计算,因此需要去重。 ### 代码实现 以下是一个可能的实现方式,使用了枚举和位运算来处理组合问题: ```python def min_operations_to_palindrome(matrix, row_count, col_count): import itertools N = len(matrix) M = len(matrix[0]) # Precompute the cost to make each row a palindrome row_cost = [] for i in range(N): cost = 0 for j in range(M // 2): if matrix[i][j] != matrix[i][M - 1 - j]: cost += 1 row_cost.append(cost) # Precompute the cost to make each column a palindrome col_cost = [] for j in range(M): cost = 0 for i in range(N // 2): if matrix[i][j] != matrix[N - 1 - i][j]: cost += 1 col_cost.append(cost) min_total_cost = float('inf') # Enumerate all combinations of rows and columns rows = list(range(N)) cols = list(range(M)) from itertools import combinations for row_comb in combinations(rows, row_count): for col_comb in combinations(cols, col_count): # Calculate the cost for this combination cost = 0 # Add row costs for r in row_comb: cost += row_cost[r] # Add column costs for c in col_comb: cost += col_cost[c] # Subtract the overlapping cells for r in row_comb: for c in col_comb: # Check if this cell is part of the palindrome calculation if r < N // 2 and c < M // 2: if matrix[r][c] != matrix[r][M - 1 - c] and matrix[N - 1 - r][c] != matrix[N - 1 - r][M - 1 - c]: cost -= 1 min_total_cost = min(min_total_cost, cost) return min_total_cost # Example usage matrix = [ [0, 1, 0], [1, 0, 1], [0, 1, 0] ] row_count = 2 col_count = 2 result = min_operations_to_palindrome(matrix, row_count, col_count) print(result) ``` ### 代码说明 - **预处理成本**:首先计算每一行和每一列变为回文所需的最少操作次数。 - **枚举组合**:使用 `itertools.combinations` 枚举所有可能的行和列组合。 - **计算成本**:对于每一种组合,计算其成本,并考虑行和列交叉点的重复计算问题。 ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:由于 `N` 和 `M` 的最大值为 8,因此枚举所有组合的时间复杂度为 $ O(N^{RowCount} \times M^{ColCount}) $,这在实际中是可接受的。 - **空间复杂度**:主要是存储预处理的成本,空间复杂度为 $ O(N + M) $。 ### 相关问题 1. 如何优化矩阵中行和列的枚举组合以减少计算时间? 2. 在计算行和列的交叉点时,如何更高效地处理重复计算的问题? 3. 如果矩阵的大小增加到更大的范围,如何调整算法以保持效率? 4. 如何处理矩阵中行和列的回文条件不同时的情况? 5. 如何扩展算法以支持更多的操作类型,例如翻转某个区域的值?
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值