CodeForces 8 E.Beads(数位DP)

本文介绍了一种使用数位动态规划方法解决特定序列求解问题的算法。针对给定长度n的01序列及其变换形式,寻找字典序第k小的代表元。文章详细解释了状态转移方程,并提供了完整的代码实现。

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Description

定义一个nn01串和其翻转后得到的串(翻转指的是把11变成0,把00变成1),其反串以及其反串翻转得到的串等价,且该等价类的代表元选取这四个串中字典序最小的串,求所有代表元中字典序第kk小的串

Input

两个整数n,k(2n50,1k1016)

Output

如果存在不少于kk个代表元则输出其中字典序第k小的,否则输出1−1

Sample Input

4 4

Sample Output

0101

Solution

由定义,代表元为字典序不超过其反串,其翻转串以及其反串的翻转串,设其最低位为第11位,最高位为第n位,显然该串的第nn位为0,从最高位到最低位开始一位位确定答案,假设从第nn位到第i+1位全部确定,记为a[n],...,a[i+1]a[n],...,a[i+1],当前步确定第ii位,假设第i位是00,那么我们要求出满足从第i位到最高位确定的合法串数量,用数位DPDP解决该问题,以dp[pos][x][y]dp[pos][x][y]表示满足第pos+1pos+1位到第nn位确定,n~pos+1pos+1位的字典序不超过11~npos位,同时也不超过11~npos位的翻转,状态为x,yx,y0101串数量,其中xx表示n~pos+1pos+1位与11~npos位是否相同,yy表示n~pos+1pos+1位与11~npos位的翻转是否相同,当前步目的是确定第pospos位和第npos+1n−pos+1位的同时计数,枚举这两位的取值分别为i,ji,j,那么如果x=1x=1,即nn~pos+1位与11~npos位相同,那么ii不能超过j,否则nn~pos位的字典序会超过11~npos+1位的字典序,不合法;如果y=1y=1,即nn~pos+1位与11~npos位的翻转相同,那么ii不能超过j的翻转!j!j,否则nn~pos位的字典序会超过11~npos+1位翻转后的字典序,不合法;如果pos=npos+1pos=n−pos+1,说明这两位重复,那么i,ji,j应该相同,否则显然冲突,i,ji,j若合法则有转移:

dp[pos][x][y]+=dp[pos1][x&&(i==j)][y&&(i!=j)]dp[pos][x][y]+=dp[pos−1][x&&(i==j)][y&&(i!=j)]

以此求出dp[n][1][1]dp[n][1][1]即为所求,如果该值不小于kk说明第i位确实应该取00,否则说明第i位取11k也需要减掉dp[n][1][1]dp[n][1][1],以此类推一位位确定答案即可

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=55;
int n,a[maxn];
ll dp[maxn][2][2],k;
ll dfs(int pos,int x,int y)
{
    if(pos<n-pos+1)return 1; 
    if(dp[pos][x][y]!=-1)return dp[pos][x][y];
    ll ans=0;
    for(int i=0;i<=1;i++)
        if(a[pos]==-1||a[pos]==i)
            for(int j=0;j<=1;j++)
                if(a[n-pos+1]==-1||a[n-pos+1]==j)
                {
                    if(x&&(i>j)||y&&(i>!j)||pos==n-pos+1&&(i!=j))continue;
                    ans+=dfs(pos-1,x&&(i==j),y&&(i!=j));
                }
    return dp[pos][x][y]=ans;
}
int main()
{
    scanf("%d%I64d",&n,&k);
    k++;
    memset(a,-1,sizeof(a));
    memset(dp,-1,sizeof(dp));
    a[n]=0;
    if(dfs(n,1,1)<k)printf("-1\n");
    else
    {
        for(int i=n-1;i>=1;i--)
        {
            a[i]=0;
            memset(dp,-1,sizeof(dp));
            ll num=dfs(n,1,1);
            if(k>num)k-=num,a[i]=1;
        }
        for(int i=n;i>=1;i--)printf("%d",a[i]);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
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