acwing每日一题 680 剪绳子(浮点二分)

该博客探讨了一个数学问题:如何从给定长度的N根绳子中裁剪出M根等长的绳子,要求最大化每根绳子的长度。文章介绍了两种使用二分法的解决方案,通过不断调整绳长的边界来逼近最优解。解法一基于精度判断,解法二关注循环次数。博客强调了在解决最值问题时,将问题转化为判断性问题是关键,并提供了对应的C++代码实现。

原题如下

有N根绳子,第i根绳子长度为Li

,现在需要M根等长的绳子,你可以对N根绳子进行任意裁剪(不能拼接),请你帮忙计算出这M根绳子最长的长度是多少。
输入格式

第一行包含2个正整数N、M,表示原始绳子的数量和需求绳子的数量。

第二行包含N个整数,其中第 i 个整数Li

表示第 i 根绳子的长度。
输出格式

输出一个数字,表示裁剪后最长的长度,保留两位小数。
数据范围

1≤N,M≤100000
,
0<Li<109(10的9次方)

输入样例:

3 4
3 5 4

输出样例:

2.50

样例解释

第一根和第三根分别裁剪出一根2.50长度的绳子,第二根剪成2根2.50长度的绳子,刚好4根。

二分法分析

二分法长用于将最值问题转化为判断性问题.以此题为例

原题分析

原题要求可剪成m段的最大绳子长度,直接求绳长比较难求.但转化为求当绳长为l时,可以裁剪为几段绳子比较好求。所以可以对不同长度的绳子进行枚举,判断可以裁剪的绳子数量和要求的数量m大小,来进一步判断取绳长的范围。
在这里插入图片描述先判断绳长为mid时可以裁剪的数目count,若count>m;则可取左边界l=mid,否则可取右边界r=mid。
一直循环取区间,知道l和r的差值小于一定范围即可。

判断终止条件

在这里插入图片描述a为要求保留的位数。例如此题即为l-r>=1e-4.

代码如下

#include<stdio.h>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
bool check(double mid,int m,double *a,int n){//判断取区间的函数 
	int sum=0;
	for(int i=1;i<=n;++i){
		sum+=a[i]/mid;
	}
	return sum>=m;
}
int main(){
	int  n,m;
	double a[(int)1e5+10];
	double l=1,r=1e9;
	cin>>n>>m;
	for(int i=1;i<=n;++i){
		cin>>a[i];
	}
	while(r-l>1e-4){//精度范围判断 
		double mid=(l+r)/2;
		if(check(mid,m,a,n)) l=mid;
		else r=mid;
	}
	printf("%.2lf\n",r);
	return 0;
} 

解法二

代码

#include<stdio.h>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
bool check(double mid,int m,double *a,int n){//判断取区间的函数 
	int sum=0;
	for(int i=1;i<=n;++i){
		sum+=a[i]/mid;
	}
	return sum>=m;
}
int main(){
	int  n,m;
	double a[(int)1e5+10];
	double l=1,r=1e9;
	cin>>n>>m;
	for(int i=1;i<=n;++i){
		cin>>a[i];
	}
	for(int i=1;i<=n;++i){//精度范围判断 
		double mid=(l+r)/2;
		if(check(mid,m,a,n)) l=mid;
		else r=mid;
	}
	printf("%.2lf\n",r);
	return 0;
} 

分析

解法二用for循环判断循环次数。
循环次数100的得出方法为:1e7/check()的时间复杂度。
此题为:1e7/1e5=100。
(因为时间限制为一秒,计算机大概一秒可以运行1e7~1e8)。·

### 贪心算法实现 贪心算法的思路是尽可能多地出长度为3的绳子段,因为当绳子长度大于等于5时,出长度为3的段可以获得更大的乘积。当剩下的长度为4时,将其成两个2的段,这样可以获得更大的乘积[^2]。 ```cpp #include <iostream> #include <cmath> class Solution { public: int cutRope(int number) { if(number < 2) return 0; if(number == 2) return 1; if(number == 3) return 2; int countOf3 = number / 3; if (number - countOf3 * 3 == 1) { countOf3--; return static_cast<int>(pow(3, countOf3)) * 4; } if (number - countOf3 * 3 == 2) { return static_cast<int>(pow(3, countOf3)) * 2; } return static_cast<int>(pow(3, countOf3)); } }; int main() { Solution sol; std::cout << sol.cutRope(10) << std::endl; // 输出 36 return 0; } ``` ### 动态规划实现 动态规划的思路是将绳子长度从1到n的所有可能法都计算出来,并存储在数组中。对于每个长度i,遍历所有可能的法j(从1到i-1),并计算j*(i-j)和dp[j]*(i-j)的乘积,取最大值作为dp[i]的值[^1]。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> class Solution { public: int cutRope(int number) { if (number < 2) return 0; if (number == 2) return 1; if (number == 3) return 2; std::vector<int> dp(number + 1, 0); for (int i = 1; i <= number; ++i) { for (int j = 1; j < i; ++j) { dp[i] = std::max(dp[i], std::max(j * (i - j), j * dp[i - j])); } } return dp[number]; } }; int main() { Solution sol; std::cout << sol.cutRope(10) << std::endl; // 输出 36 return 0; } ``` ### 总结 - **贪心算法**:适用于较大的绳子长度,时间复杂度为O(1),但需要数学推导来证明最优解。 - **动态规划**:适用于较小的绳子长度,时间复杂度为O(n^2),但不需要数学推导。 两种方法都可以有效地解决绳子问题,选择哪种方法取决于具体的应用场景和对时间复杂度的要求。
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