CodeForces 558C(位运算)

本文介绍了如何通过位运算解决一个编程问题,即在给定一组整数的情况下,通过乘以2或除以2的操作,找到使所有数相同的最小转换次数。通过向上和向下枚举每个数的所有可能转换结果,本文详细解释了实现过程并提供了源代码示例。

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题目链接 : CodeForces 558C
题目大意

给你n个数,每个数 ai 可以做两种变换, ai = ai*2 ; ai = ai/2;

问最少经过多少次变换能使所有的数相同

例如 4 8 2   (8 -> 4  2 -> 4)  最少需要变换2次;

给个样例

5 4 4  (5 -> 2, 2->4) 也是最小需要两次;

思路

每个数乘2 或者除2 , 有没有想到什么? 没错就是位运算。 我们可以通过位运算枚举出每一个数 ai 可以转变成的数, 以及变成这个数所需要的转换次数。

用visit[ i ]储存可以转变到的数 i  的次数, 用 cnt[ i ]储存转变到 数 i 所需要的步数。

因此最后我们只要枚举所有visit[ i ] 等于 n 的数,并求出对应最小的 cnt[ i ],就行了。


①向上枚举到 1e5

②向下枚举

如果 ai 是奇数 , 则先保存 ai>>1 的数据, 然后再将 ai <<1 左移直到1e5 (想想为什么 , 参照上面的样例)

如果是偶数,直接保存 ai>>1 的数据。

③枚举 1 ~ 2e5 所有的visit[ i ],比较对应的cnt[ i ],找到最小值。

源代码

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn = 100000 + 10;
int vis[maxn*2];
int cnt[maxn*2];
void deal(int n){
	int tmp = n;
	int tmp2 = n;
	int instep = 0;
	int instep2 = 0;
	while(tmp <= (int)1e5){ //向上枚举
		vis[tmp]++;
		cnt[tmp]+= instep;
		instep ++;
		tmp <<= 1;
	}
	while(tmp2){ //向下枚举
		if((tmp2 & 1) && tmp2 != 1){ //如果是奇数, 切奇数不为1
			tmp2 >>=1; //先/2
			instep2++;
			cnt[tmp2]+=instep2;
			vis[tmp2]++;
			int tt = tmp2;
			int instep = instep2;
			while(tt <= (int)1e5){ //向上枚举
				tt <<= 1;
				instep ++;
				vis[tt]++;
				cnt[tt]+=instep;
			}
		}
		else{ //偶数 或者 1
			instep2++;
			tmp2 >>= 1;
			vis[tmp2]++;
			cnt[tmp2] += instep2; 
		}
	}
}
int main(){
	int n;
	while(scanf("%d",&n)!=EOF){
		memset(vis,0,sizeof(vis));
		memset(cnt,0,sizeof(cnt));
		int tmp;
		for(int i=0;i<n;i++){
			scanf("%d",&tmp);
			deal(tmp); //对于每一个数 , 用位运算枚举出它所有能变成的数
		}
		int res = 99999999;
		for(int i=0;i<(int)(2*1e5);i++){
			if(vis[i] == n){
				// cout<<i<<"  "<<cnt[i]<<"  dd"<<endl;
				res = min(res,cnt[i]);
			}
		}
		printf("%d\n",res);
	}
	return 0;
}


### 关于Codeforces上的位运算题目解答 #### 逻辑与运算的应用 在处理一系列整数时,为了找到这些数字共同拥有的二进制特征,可以利用`&`(按位与)运算符。因为当两个对应的二进制位都为1时,结果才为1;只要有一个不为1,则结果就变为0。这意味着,在一组数值中通过连续执行按位与操作能够筛选出所有成员共有的二进制模式[^1]。 ```cpp #include <cstdio> using namespace std; int main() { int t; scanf("%d", &t); while(t--) { int n, x; scanf("%d%d", &n, &x); int ans = x; for(int i = 1; i < n; i++) { scanf("%d", &x); ans &= x; // 对序列中的每一个数做按位与 } printf("%d\n", ans); // 输出最终的结果 } return 0; } ``` 这段代码展示了如何遍历输入的一系列整数并应用按位与(`&`)来找出它们共享的最低限度公共设置位。 #### 处理区间内最小值的最大化问题 对于特定范围内的某些优化挑战,比如最大化某个区间的最小可能值,可以通过巧妙地调整循环条件以及使用特殊的增量表达式(~i&-~i),从而有效地减少不必要的迭代次数[^2]。 ```cpp for (long long i = l; i <= r; i += ~i&-~i) { ans = i; } cout << ans << endl; ``` 此片段尝试在一个指定范围内寻找满足一定条件下最大的起点位置。 #### 字符串匹配验证 针对包含不同类型的标记字符(如'Q'代表提问,'A'代表回答)的任务,可通过简单的计数器机制确保每种事件的发生频率相匹配,以此判断是否存在未解决的问题实例[^3]。 ```cpp // 假设已经读取到整个字符串s bool isValid(const string& s){ int questionCount = 0; for(char c : s){ if(c == 'Q') ++questionCount; else if(c == 'A'){ if(questionCount > 0)--questionCount; else return false; } } return questionCount==0; } ``` 上述伪码提供了一个简易的方法去检验给定字符串里是否有足够的答案对应每个提出的问题。 #### 差异求解策略 面对需要构建新数组使得其元素之差等于已知量的情况,考虑采用分步构造法,并借助中间变量辅助完成目标设定下的最优路径规划[^4]。 ```cpp if(u > v || (v-u)%2!=0){printf("-1\n");return 0;} if(u==0&&v==0){printf("0\n");return 0;} if(u==v){printf("1\n");printf("%lld\n",u);return 0;} w=(v-u)/2;if((u&w)==0){ printf("2\n"); printf("%lld %lld\n",w,u^w); }else{ printf("3\n"); printf("%lld %lld %lld\n",u,w,w); } ``` 这里展示的是根据不同情况分别采取最短步骤达到预期效果的过程。
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