林湾村男子职业技术专修学院 2023年（从10月延了一个礼拜到了）11月ICPC月赛题目题解与标准代码

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Ying_Lang/article/details/134141322

由难度从易到难排列。

A 你说的对

如题，奇数输出Yes，偶数输出No即可。

标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
#define pii pair<int, int>
using namespace std;
int T;
signed main() {
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0), cout.tie(0);
    cin >> T;
    if (T & 1) {
        cout << "Yes\n";
    } else
        cout << "No\n";
    return 0;
}

F 字母轮换

可以通过对每个字母轮换 $d$ 次的方法完成此题，也可以通过更改错误代码的方式完成此题。通过赛前公告用sha256码隐藏的信息，通过更改错误代码获得AC的首名同学可以获得限定款钥匙扣。

题目中给的错误代码中，有两处错误，一个是if-else的对齐不正确，需要添加大括号；另一个是小写字符的ASCII码的十进制值从a到z分别为97~122，而 $d$ 的数据范围不超过25，这会导致在计算后的编码值会超过127，而保存这个值的数据类型是char，为有符号的8bit整数，当值超过127时，会导致上溢出而变成负数，导致在与z进行比较时，即使超过了z，还会判定成未超过。

改正后的代码如下：

#include"stdio.h"
char s[100005];
int main()
{
    int n,d;
    scanf("%d%d",&n,&d);
    scanf("%s",s);
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        int c=s[i]+d;
        if('a'<=s[i]&&s[i]<='z')
            {if(c>'z')c=c-26;}
        else if('A'<=s[i]&&s[i]<='Z')
            if(c>'Z')c=c-26;
        s[i]=c;
    }
    printf("%s",s);
}

G 一道拥有简洁题面的题

这是一道位运算题，需要先对二进制有一定的了解。

先考虑所有 $a_i$ 中，某位为0的数量和为1的数量，这两个数量在异或前后只会受到 $k$ 中相对应的位的影响，而不会受到其它的影响。

记这一位在原数组中，0的数量为 $n_0$ ,1的数量为 $n_1$ ，在与 $k$ 异或之后，0的数量为 $m_0$ ，1的数量为 $m_1$ 。那么如果 $k$ 中对应位为0，则 $m_0 = n_0, m_1 = n_1$ ，反之若 $k$ 中对应位为1，则 $m_0 = n_1, m_1 = n_0$ 。又因为要让求和后的结果尽可能大，也就是每一位中与 $k$ 做异或之后的1尽可能多，所以如果这一位中 $n_0>n_1$ ，则 $k$ 中对应位取1，反之取0。

该题目时间复杂度为 $O(n\cdot log 10^9)$ ，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
void solve(){
    int n;
    cin>>n;
    vector<int> a(n);
    for(int i=0; i<n; i++) cin>>a[i];
    vector<int> w(32, 0);
    int pos;
    for(int i=0; i<n; i++){
        pos=0;
        while(a[i]){
            if(a[i]&1) w[pos]++;
            a[i]>>=1, pos++;
        }
    }
    n/=2;
    int ans=0;
    for(int i=31; i>=0; i--){
        ans<<=1;
        if(w[i]>n) ans+=1;
    }
    cout<<ans<<"\n";
}
int main(){
    ios::sync_with_stdio(0);
    cin.tie(0);
    cout.tie(0);
    int t;
    cin>>t;
    while(t--){
        solve();
    }
    return 0;
}

I xms说数列什么的最简单了

前缀和和差(chā)分是一对可以将区间操作改为单点操作的神奇算法。

观察这样的一个操作过程，如果我想在 $a$ 数组上对区间 $[l, r]$ 中所有元素的值增加 $x$ ，我可以开一个全0数组 $b$ ，令 $b_{l}$ 增加 $x$ ，令 $b_{r+1}$ 减少 $x$ ，随后计算数组 $c$ ，其中 $c_i = \sum_{j=1}^i b_j$ 。我们会发现， $c$ 数组就是我们要在 $a$ 数组上要增加的值。

这个过程可以分为两个步骤，一个是将在 $a$ 数组上的区间增加操作转化到在 $b$ 数组上的单点修改，另一个是对 $b$ 数组的前若干个元素（也就是前缀）求和得到 $c$ 数组。而如果有若干组区间修改的操作，则可以在所有操作的第一个步骤执行完之后，一起执行第二个步骤，正确性在这里不加以证明，请自行测试与验证。在第二个步骤中，可以将求和整理成 $c_i = b_i+c_{i-1}$ 的形式，在线性时间复杂度内完成计算。

这个过程中，我们称 $b$ 数组是 $c$ 数组的差分数组， $c$ 数组是 $b$ 数组的前缀和数组。

在本题中，单次操作要求我们在一个区间 $[l, r]$ 上增加一个首项为 $k$ ，公差为 $d$ 的数列，这个过程我们可以看做若干区间加操作，分别是在 $[l, r]$ 上区间加 $k$ ，在 $[l + 1, r]$ 上区间加 $d$ ，在 $[l + 2, r]$ 上区间加 $d$ ，在 $[l + 3, r]$ 上区间加 $d$ ，…，在 $[r, r]$ 上区间加 $d$ ，将这些区间加操作转化到 $b$ 数组中。转化后在 $b$ 数组中可以看做3个操作，分别为， $b_l$ 增加 $k$ ，在 $[l + 1, r]$ 区间上增加 $d$ ，在 $b_{r+1}$ 减少 $k + (r - l) * d$ ，这3个操作中，有两个是在 $b$ 数组上的单点操作，一个是区间操作，针对这个区间操作，可以再使用上述的方法，给 $b$ 数组再开一个差分数组，从而在O(1)时间复杂度内完成一次操作的记录，并在O(n)的时间复杂度内完成数组的复原。

而本题中需依次输出前缀求和的结果，在恢复原数组后，计算过程也可以参考上述的第二个步骤，总体时间复杂度为 $O (n + m + q)$ ，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const ll N = 2e6 + 5;
const ll M = 1e9 + 7;
ll tt,a[N],df[N],ds[N],n,m,q;
int main() {
	scanf("%lld%lld%lld",&n,&m,&q);
	for (ll i = 1;i <= m;i++) {
		ll l,r,k,d;
		scanf("%lld%lld%lld%lld",&l,&r,&k,&d);
		ds[l] = (ds[l] + k) % M;
		ds[l + 1] = (ds[l + 1] + M - k + d) % M;
		ll p = (k + d * (r - l) % M) % M;
		ds[r + 1] = (ds[r + 1] + 2 * M - p - d) % M;
		ds[r + 2] = (ds[r + 2] + p) % M;
	}
	for (ll i = 1;i <= q;i++) {
		df[i] = (df[i - 1] + ds[i]) % M;
	}
	for (ll i = 1;i <= q;i++) {
		a[i] = (a[i - 1] + df[i]) % M;
	}
	ll ans = 0;
	for (ll i = 1;i <= q;i++) {
		ans = (ans + a[i]) % M;
		printf("%lld\n",ans);
	}
	return 0;
}

J 矩阵的行列式

如题，求给定矩阵的行列式，计算过程在题面中已详细给出，值得注意的是，在对矩阵求行列式时，可以固定选取第 $j$ 行元素删除，所以 $j$ 取 $1$ 即可。

用递归函数可以快速完成相同问题在不同问题规模下的求解，时间复杂度为 $O (n!)$ 即可通过此题，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
#define int long long
using namespace std;
long long d(int mat[][11],int n){
    if(n == 1){
        return mat[1][1];
    }
    int m[11][11];
    long long res = 0;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=n;j++){
            if(j == i)continue;
            int jj = j;
            if(j>i)jj--;
            for(int k=2;k<=n;k++)m[k-1][jj] = mat[k][j];
        }
        if(i%2)res+=d(m,n-1)*mat[1][i];
        else res-=d(m,n-1)*mat[1][i];
    }
    return res;
}
signed main()
{
    int n;
    cin>>n;
    int m[11][11];
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=n;j++){
            cin>>m[i][j];
        }
    }
    cout<<d(m,n)<<endl;
    return 0;
}

H 吉他与孤独与蓝色星球

使用广度优先搜索求最短路径即可，因为保证了每个人最多只有3个朋友，所以当 $k = 3$ 时，也最多只会认识39个朋友。因为要避免每次询问都进行全部的搜索，所以当搜索到最短路超过限制时，停止搜索即可。

时间复杂度的上界为 $O (39 q)$ ，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
#define maxn 150005
using namespace std;
vector<int> G[maxn];
int dis[maxn];
int main()
{
	int n, m;
	scanf("%d%d", &n, &m);
	while(m--)
	{
		int a, b;
		scanf("%d%d", &a, &b);
		G[a].push_back(b);
		G[b].push_back(a);
	}
	int Q; scanf("%d", &Q);
	for(int i=1; i<=n; i++) dis[i] = -1;
	while(Q--)
	{
		int x, k;
		scanf("%d%d", &x, &k);
		vector<int> ans;
		queue<int> q;
		q.push(x);
		dis[x] = 0;
		while(!q.empty())
		{
			int v = q.front(); q.pop();
			int d = dis[v];
			if(d <= k) ans.push_back(v);
			if(++d > k) continue;
			for(int u: G[v])
				if(dis[u] == -1)
				{
					dis[u] = d;
					q.push(u);
				}
		}
		int res = 0;
		for(int v: ans)
			res += v, dis[v] = -1;
		printf("%d\n", res);
	}
	return 0;
}

E 闪耀，优骏少女！3

首先观察到，因为每个人都能将消息传递给至少1个人，所以如果将消息传递给所有人所需要帮忙传递的中间人有若干个，那么一开始只需要将消息传递给其中的1个人，就可以在后续的传递过程中，按照任意顺序解锁这些人而不必额外依赖其他人。也就是说，消息在传递过程中，顺序是不会影响这个传递过程的。

然后观察观察数据范围，每个人每次最多将消息传递给除自己之外的100个人，于是我们可以用 $O (n)$ 的时间求得，若将消息扩散到 $x(1\leq x \leq 100)$ 所需的最小时间，记录这个数组。

随后进行动态规划即可，状态转移方程如下：
$dp_i = \left\{\begin{array}{ll} p &, i=1\\\text{min}(dp_{i-j}+x_j)& ,0<j\leq100 \text{ and }i>j\end{array} \right.$
其中， $dp_i$ 表示消息传递给 $i$ 个人所需要的最小时间， $x_j$ 表示通过一次消息传递，将消息传递给其他的 $j$ 个人所需要的最小时间， $p$ 为主角自己将消息传递给一个人所需要的时间。

这道题目中需要注意的是，主角自己传递给一个人的时间 $p$ 应该作为 $x_1$ 的上界，因为他可以自己将消息传递给其他人；而且 $x_{i+1}$ 应当为 $x_{i}$ 的上界，因为若一个人可以在 $x_{i+1}$ 时间内将消息传递给 $i + 1$ 个人，那么他也可以在 $x_{i+1}$ 时间内将消息传递给 $i$ 个人。这两条限制需要提前满足，随后再进行DP。

该题目时间复杂度为 $O(n\cdot \text{max}(a))$ ，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
#define int long long
#define INF 0x3f3f3f3f3f3f3f3f
using namespace std;
void solve() {
    int n, p; cin >> n >> p;
    vector<int> a(n + 2, 0), b(n + 2, 0);
    for (int i = 1; i <= n; i++) cin >> a[i];
    for (int i = 1; i <= n; i++) cin >> b[i];
    a[n + 1] = 1, b[n + 1] = p;
    vector<int> mn(101, INF);
    for (int i = 1; i <= n + 1; i++) {
        if (b[i] < mn[a[i]]) mn[a[i]] = b[i];
    }
    int pre = INF;
    for (int i = 100; i; i--) {
        if (pre < mn[i]) mn[i] = pre;
        pre = min(pre, mn[i]);
    }
    vector<int> dp(n + 1, INF);
    dp[1] = p;
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        for (int j = i + 1; j <= n; j++) { // j - i >= 1
            dp[j] = min(dp[j], dp[j - i] + mn[i]);
        }
    }
    cout << dp[n] << '\n';
}

signed main() {
    ios::sync_with_stdio(0);
    cin.tie(0);
    int T; cin >> T;
    for (; T; T--) solve();
    return 0;
}

C 栏杆染色 - Easy Version

一个一个栏杆地进行染色，肯定可以用 $n$ 次操作完成所有栏杆的染色，什么情况下可以减少染色次数呢？

经过观察发现，两个要染较浅颜色相同的栏杆，如果中间所有的栏杆需要染色的颜色都比这个颜色深，那么可以这两个栏杆可以用一次操作，将这个区间都染色成这个较浅的颜色，随后再对中间部分进行染色。所以可以由浅到深地进行染色，深色颜色不影响浅色颜色的染色，但是浅色颜色影响深色颜色的染色。

所以可以使用搜索的方法进行求解，对每个颜色按照上述方法进行搜索，时间复杂度为 $O(n\cdot \text{max}(k))$ ，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
void solve(){
    int n,k;
    cin>>n>>k;
    vector<int> a(n);
    for(int i=0;i<n;i++){
        cin>>a[i];
    }
    int res = n;
    for(int i=1;i<=k;i++){
        bool flag = false;
        for(int j=0;j<n;j++){
            if(a[j] == i){
                if(flag)res--;
                flag = true;
            }
            else if(a[j]<i)flag = false;
        }
    }
    cout<<res<<endl;
}
signed main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
    cout.tie(0);
    int T=1;
    cin>>T;
    while(T--){
        solve();
    }
    return 0;
}

也可以使用单调栈的方法进行求解，从前到后依次尝试将元素入栈：如果栈顶元素大于即将入栈元素，则出栈再次尝试；如果栈顶元素小于即将入栈元素或栈空，则入栈并将染色记录次数加1；如果栈顶元素等于即将入栈元素，则不如栈且停止尝试。因为该算法中，每个元素最多出栈1次且入栈1次，所以该算法时间复杂度为 $O (n)$ ，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
void solve(){
    int n,k;
    cin>>n>>k;
    vector<int> a(n);
    for(int i=0;i<n;i++)cin>>a[i];
    int res = 0;
    vector<int> stk;
    for(int i=0;i<n;i++){
        while(!stk.empty()&&stk[stk.size()-1]>a[i])stk.pop_back();
        if(stk.empty()||stk[stk.size()-1] != a[i]){
            stk.push_back(a[i]);
            res++;
        }
    }
    cout<<res<<endl;
}
signed main()
{
    int T=1;
    cin>>T;
    while(T--){
        solve();
    }
    return 0;
}

D 栏杆染色 - Hard Version

因为存在一段区间可以被染成任意颜色，所以实质是将这段区间左一半和右一半进行拼接，随后再进行与 Easy-Version 中相同的操作，但是即使使用单调栈的方法，时间复杂度依然为 $O (n q)$ ，会导致运行超时。

但是在 Easy-Version 中，我们可以观察到，数组从左向右做单调栈和数组从右向左得到的答案应该是相同的，也就是数组的左右对于问题来说是对称的，于是可以进行这样的预处理：像 Easy-Version 中的单调栈算法一样，将数组从左向右执行一遍单调栈，从右向左执行一遍单调栈，分别记录执行到每一个位置时，栈中元素和染色次数。对于每次询问，只需要查询可以染任意色的区间两端的信息，基础的染色次数为两端染色次数之和，如果其中有相同颜色，每个相同颜色对染色次数有-1的贡献。

该算法在预处理过程中，因为需要记录栈中元素，所以预处理的时间复杂度为 $O(n\cdot \text{max}(k))$ ，而查询过程中，在比对相同颜色时，也需要遍历每种颜色，所以查询的时间复杂度为 $O(q\cdot \text{max}(k))$ ，总时间复杂度为 $O((n+q)\cdot \text{max}(k))$ ，标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
signed main()
{
    int n,k,q;
    cin>>n>>k>>q;
    vector<int> a(n+1);
    for(int i=1;i<=n;i++){
        cin>>a[i];
    }
    vector<vector<bool> > l_has(n+2,vector<bool>(31,false));
    vector<int> l_sum(n+2);
    vector<vector<bool> > r_has(n+2,vector<bool>(31,false));
    vector<int> r_sum(n+2);
    vector<int> stk;
    int s = 0;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        while(!stk.empty() && stk[stk.size()-1]>a[i]){
            stk.pop_back();
        }
        if(stk.empty() || stk[stk.size()-1]<a[i]){
            s++;
            stk.push_back(a[i]);
        }
        l_sum[i] = s;
        for(auto x:stk){
            l_has[i][x] = true;
        }
    }
    stk.clear();
    s = 0;
    for(int i=n;i;i--){
        while(!stk.empty() && stk[stk.size()-1]>a[i]){
            stk.pop_back();
        }
        if(stk.empty() || stk[stk.size()-1]<a[i]){
            s++;
            stk.push_back(a[i]);
        }
        r_sum[i] = s;
        for(auto x:stk){
            r_has[i][x] = true;
        }
    }
    while(q--){
        int l,r;
        cin>>l>>r;
        l--;
        r++;
        int res = l_sum[l]+r_sum[r];
        for(int i=1;i<=30;i++){
            if(l_has[l][i] && r_has[r][i])res--;
        }
        cout<<res<<endl;
    }
    return 0;
}

B 攻城掠地

因为询问的是不同的 $b$ 数组有多少种，所以观察可能形成的 $b$ 数组满足哪些特征：

因为 $b$ 数组表示的是占领城池的机器人编号且至少一个机器人占领，所以 $b$ 数组中元素的值 $b_i$ 满足 $1\leq b_i \leq n$ 。
因为一共有 $n$ 个城池，所以数组 $b$ 的长度为 $n$ 。

通过两条特征，可以将这个数组看作一张有 $n$ 个节点的有向图，数组 $b$ 中每个元素 $b_i$ 表示存在一条从节点 $i$ 到节点 $b_i$ 的有向边。这种图会形成若干环或基环树，下面观察图上的特征：

图上不存在超过一元的环。因为如果存在这种环，表示对应的机器人进行了“换家”，但是因为执行时有先后顺序的，所以不可能出现这种情况。
图上基环树的树枝部分不出现分叉。因为一个机器人最多攻击一次其他城池，所以每个机器人最多占领两个城池，所以 $b$ 数组中，相同的元素最多出现2次，又因为这种情况下， $b$ 机器人一定占领了自己的城池且两个城池都未被其他机器人攻击，所以其中一个元素等于其数组下标。
因为第一个机器人攻击后，最少有一个机器人的城池被占领后导致被淘汰，所以不能全部都是长度为1的自环。

在综合这两条特征后，这张图应当满足的特征加强为：若干条有向链，链的顶端存在一个自环，和若干独立的自环，独立自环数量可以为0，但是链的数量至少为1。

也就是说，最终的 $b$ 数组一定要满足的特征为，按照从节点 $i$ 到节点 $b_i$ 连边的方法，可以整理成上述的图的形式。显然，形成的图与 $b$ 数组是一一对应的。

下面证明，任意的满足上述要求的 $b$ 数组都是可以通过合法的 $a$ 数组和 $p$ 排列形成的。

若要证明，只需构造出一种令机器人进攻的顺序即可。先构造每条链的进攻顺序方案，从无自环的一端开始，最头上的节点编号对应的机器人最后执行攻击任意城池，除此之外，从无自环的一端依次向有自环的一段执行，攻击其无自环一端的节点编号对应的城池，就可以满足每条链的结构；再构造独立的自环的攻击方案，这些节点在攻击了其他节点夺取城池之后，夺取的城池又被其他机器人夺走了，所以让这些节点最先攻击，攻击到一个最终会被淘汰的机器人所在的城池即可。

所以只需要统计满足要求的图的数量即可，下面介绍如何计算不同的图的数量，这里图的不同不是指的不同构，而是指的只要存在一条边连接的节点编号不同，就是两张不同的图。

计算方法不唯一，可以使用动态规划的方法，记录 $dp_{i,j}(0< j\leq i)$ 表示总节点数量为 $i$ 时，链与独立自环的数量为 $j$ 时的总方案数量，那么转移方程如下：
$dp_{i,j} = \left\{\begin{array}{ll} 1 &,i=j\text{ or }j = 1 \\dp_{i-1,j}\cdot (i+j)+dp_{i-1,j-1} & ,other\end{array} \right.$
节点数量为 $n$ 时，总方案数 $res_n$ 的计算方式如下：
$res_n = \sum_{i=1}^ndp_{n,i}-1$
因为计算过程中只存在加法和乘法，所以可以对任意数取模。

在预处理过程中进行动态规划，预先求出所有节点数量的答案，预处理的时间复杂度为 $O(\text{max}(n)^2)$ ，查询时直接输出结果即可，查询的时间复杂度为 $O (q)$ ，总时间复杂度为 $O(\text{max}(n)^2+q)$ 。标准代码如下：

#include <bits/stdc++.h>
#define int long long
using namespace std;
vector<int> res;
int mod;
void solve(){
    res.push_back(1);
    int n = 5000;
    vector<int> chain(1,1);
    int fun=1;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        chain.push_back(chain[i-1]);
        for(int j=i-1;j;j--){
            chain[j] = (chain[j]*(i-1+j)%mod+chain[j-1])%mod;
        }
        chain[0] = 0;
        int r = mod-1;
        for(int j=0;j<chain.size();j++){
            r = (r+chain[j])%mod;
        }
        res.push_back(r);
    }
}
signed main()
{
    int T=1;
    cin>>T>>mod;
    solve();
    int q;
    while(T--){
        cin>>q;
        cout<<res[q]<<endl;
    }
    return 0;
}