CodeForces 286 E.Ladies' Shop(生成函数+FFT)

本文探讨了一个数学组合问题:如何从给定的数集中选择最少数量的数,使得这些数及其任意整数倍均包含在原集合内,并且任意数的组合之和也必须出现在集合中。文章提出了一种利用快速傅立叶变换(FFT)的方法来验证解决方案的可行性,并寻找所需的最小数集。

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

Description

给出n个不同的数a1,...,an,现在要求从这n个数中选出最少的数字,使得其满足每一个ai都可以通过从中选取任意数字(每种数字可以选任意个)组成,且从中取任意数字,只要其和不超过m,那么其和必然在之前的n个数里出现过

Input

第一行两个整数n,m,之后输入n个正整数a1,...,an(1n,m106,1a1<a2<...<anm)

Output

如果存在合法方案则输出YES并输出选出数集,否则输出NO

Sample Input

6 10
5 6 7 8 9 10

Sample Output

YES
5
5 6 7 8 9

Solution

显然如果有解那么ai的任意整数倍(值不超过m)都在A={a1,a2,...,an}中,这个不满足则无解

如果一个数字可以被A中一些数字线性组合得到,即c=i=1nxiai,xi0,由于xiaiA,xi>0,故c必然可以是A中一些数字的和,且由条件,几个数字的和也在A中,故c必然可以可以表示成A中两个数的和

进而判断是否有解就很简单了,只需要知道A是否对加法封闭即可

f(x)=1+xai,令g(x)=f2(x),对于1cm,则[xc]g(x)含义即为从A{0}选出两个数字a,b满足a+b=c的方案数2

如果[xc]g(x)0[xc]f(x)=0,说明运算不封闭,无解

如果[xc]g(x)=0则不用考虑c

故只需考虑[xc]g(x)0[xc]f(x)0的情况来找出所选数字最少个数

如果[xc]g(x)=2,在尚有解的情况下,c的表示只能是0+c,故c必须选,否则c无法被表示

如果[xc]g(x)>2,说明存在a,bA满足a+b=c,先前所选数字集已经可以表示出a,b,故必然也可以表示出cc不用选

Code

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<vector>
#include<queue>
#include<map>
#include<set>
#include<ctime>
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef pair<int,int>P;
const int INF=0x3f3f3f3f,maxn=100001;
#define maxfft 1048576+5
const double pi=acos(-1.0);
struct cp
{
    double a,b;
    cp operator +(const cp &o)const {return (cp){a+o.a,b+o.b};}
    cp operator -(const cp &o)const {return (cp){a-o.a,b-o.b};}
    cp operator *(const cp &o)const {return (cp){a*o.a-b*o.b,b*o.a+a*o.b};}
    cp operator *(const double &o)const {return (cp){a*o,b*o};}
    cp operator !() const{return (cp){a,-b};}
}w[maxfft];
int pos[maxfft];
void fft_init(int len)
{
    int j=0;
    while((1<<j)<len)j++;
    j--;
    for(int i=0;i<len;i++)
        pos[i]=pos[i>>1]>>1|((i&1)<<j);
}
void fft(cp *x,int len,int sta)
{
    for(int i=0;i<len;i++)
        if(i<pos[i])swap(x[i],x[pos[i]]);
    w[0]=(cp){1,0};
    for(unsigned i=2;i<=len;i<<=1)
    {
        cp g=(cp){cos(2*pi/i),sin(2*pi/i)*sta};
        for(int j=i>>1;j>=0;j-=2)w[j]=w[j>>1];
        for(int j=1;j<i>>1;j+=2)w[j]=w[j-1]*g;
        for(int j=0;j<len;j+=i)
        {
            cp *a=x+j,*b=a+(i>>1);
            for(int l=0;l<i>>1;l++)
            {
                cp o=b[l]*w[l];
                b[l]=a[l]-o;
                a[l]=a[l]+o;
            }
        }
    }
    if(sta==-1)for(int i=0;i<len;i++)x[i].a/=len,x[i].b/=len;
}

cp x[maxfft],z[maxfft];
void FFT(int *a,int n,int *c)
{
    int len=1;
    while(len<n)len<<=1;
    fft_init(len);
    for(int i=n/2;i<len;i++)x[i].a=x[i].b=0;
    for(int i=0;i<n;i++)(i&1?x[i>>1].b:x[i>>1].a)=a[i];
    fft(x,len,1);
    for(int i=0;i<len/2;i++)
    {
        int j=len-1&len-i;
        z[i]=x[i]*x[i]-(x[i]-!x[j])*(x[i]-!x[j])*(w[i]+(cp){1,0})*0.25;
    }
    for(int i=len/2;i<len;i++)
    {
        int j=len-1&len-i;
        z[i]=x[i]*x[i]-(x[i]-!x[j])*(x[i]-!x[j])*((cp){1,0}-w[i^len>>1])*0.25;
    }
    fft(z,len,-1);
    for(int i=0;i<n;i++)
        if(i&1)c[i]=(int)(z[i>>1].b+0.5);
        else c[i]=(int)(z[i>>1].a+0.5);
}
int n,m,f[maxfft],g[maxfft],ans[maxfft];
bool check()
{
    for(int i=1;i<=m;i++)
        if(f[i])
            for(int j=2*i;j<=m;j+=i)
                if(!f[j])return 0;
    return 1;
}
int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        int a;
        scanf("%d",&a);
        f[a]=1;
    } 
    if(check())
    {
        f[0]=1;
        FFT(f,m+1,g);
        int res=0;
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            if(g[i]==2)ans[res++]=i;
            if(!f[i]&&g[i])
            {
                res=-1;
                break;
            }
        }
        if(res==-1)printf("NO\n");
        else
        {
            printf("YES\n");
            printf("%d\n",res);
            for(int i=0;i<res;i++)printf("%d%c",ans[i],i==res-1?'\n':' ');
        }
    }
    else printf("NO\n"); 
    return 0;
}
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