洛谷P1011 [NOIP1998 提高组] 车站

文章介绍了NOIP1998竞赛中一道关于车站问题的数学算法题,涉及斐波那契数列的运用,通过分析上车、下车和走的关系,利用递推公式求解特定站台上车人数。

# [NOIP1998 提高组] 车站

## 题目描述

火车从始发站(称为第 1 站)开出,在始发站上车的人数为 a,然后到达第 2$站,在第 2站有人上、下车,但上、下车的人数相同,因此在第 2 站开出时(即在到达第 3站之前)车上的人数保持为 a 人。从第 3 站起(包括第 3 站)上、下车的人数有一定规律:上车的人数都是前两站上车人数之和,而下车人数等于上一站上车人数,一直到终点站的前一站(第 (n-1)站),都满足此规律。现给出的条件是:共有 n个车站,始发站上车的人数为 $a$ ,最后一站下车的人数是 m(全部下车)。试问 x站开出时车上的人数是多少?

## 输入格式

输入只有一行四个整数,分别表示始发站上车人数 a,车站数 n,终点站下车人数 m 和所求的站点编号 x。

## 输出格式

输出一行一个整数表示答案:从 $x$ 站开出时车上的人数。

## 样例 #1

### 样例输入 #1

```
5 7 32 4
```

### 样例输出 #1

```
13
```

## 提示

对于全部的测试点,保证 1 <=a  <=20,1<= x <= n <=20,1 <= m <= 2 *10^4。

这道题算法标签是数学与斐波那契,所以我们要解决这个题要从这两方面思考才可以。我们已经知道了a,n,m.所以我们先来列一下(假设第二站上下车人数为b)

123456.....
aba+ba+2b2a+3b3a+5b.....
0bba+ba+2b2a+3b.....
aa2a2a+b3a+2b4a+4b.....

这是我们根据条件列出的前六个站上,下,走时的车上人数,而根据题目我们知道最后一站的下车人数,思考一下,最后一站的下车人数是不是就是前一站走的人数走(n-1)=下(n),所以我们现在唯一不知道的是什么呢?那就是b的值是什么?如果搞定b的值,那么这道题我们也就差不多游刃而解,我们知道上(n)=上(n-1)+上(n-2).再观察下和上有什么关系呢?

很容易看出来下(n)=上(n-1).那我们现在已经知道这些,但发现还有点不够,因为这些无法使a,m与b建立数学关系式,所以我们再观察上与走或者下与走是否存在什么关系。经观察,可以发现走(n)=上(n)+a-b,所以我们找到了这个关系式,那该如何知道当走(n-1)=m时,a与b前面的系数呢?这时候我们就应该考虑这个题目在哪运用了斐波那契数列的知识呢?我们观察可以发现a与b的系数正好符合斐波那契这一形式,假设是xa+yb,易得表格(只讨论车站>=3)

车站34567.....
x12358.....
y11235.....

且x(n)=y(n-1).故我们综合这些条件就可以解出这题了,现在代码呈上

#include<stdio.h>
//车站(Ac)
int main() {
	int a, n, m, x,e=0,num; 
	int A[2004] = { 1 }, B[2004] = {1,1};
	scanf_s("%d", &a);
	scanf_s("%d", &n);
	scanf_s("%d", &m);
	scanf_s("%d", &x);
	if (x > 2) {
		for (int i = 2;i < n - 1;i++) {
			B[i] = B[i - 1] + B[i - 2];
		}
		for (int i = n - 1;i > 1;i--) {
			A[i - 1] = B[i - 2];
		}
		e = (m - (A[n - 3] + 1) * a) / (B[n - 3] - 1);
		num = (A[x - 2] + 1) * a + (B[x - 2] - 1) * e;
		printf("%d", num);
	}
	else peinrf("%d", a);

	return 0;
}

自己可以去思考一下,这道题代码量少,但更多的是思考。

附吐槽:这个题有个测试点是1,6,7,4输出的答案是4,这样的话b=3,但是第二站的人数是1,所以有两个神经病,在第二站上个车,又在第二站下车,无语啊!!!

### 题解析 题目描述了个火车在多个车站之间运行的情景。每一站在始发时会有乘客上车,而在到达该之前会有乘客下车题要求根据输入的参数,计算第 $ s $ 开出时的车上人数。 #### 输入参数说明: - $ n $:始发上车人数。 - $ m $:车站总数。 - $ k $:终点一站下车人数。 - $ s $:需要计算的车站编号。 #### 解题思: 1. **特殊情况处理**:当车站数 $ m $ 为 1 时,直接输出始发人数 $ n $。 2. **动态规划**:利用数 $ a[i] $ 和 $ b[i] $ 分别记录第 $ i $ 上车人数和下车人数。 - $ a[i] = a[i-1] + a[i-2] $:表示当前上车人数为前两上车人数之和。 - $ b[i] = a[i-1] $:表示当前下车人数等于前一站上车人数。 3. **条件验证**:检查终点一站下车人数是否等于 $ k $,如果不等于,输出 "No solution"。 4. **车上人数计算**:从始发开始,依次计算每车上人数,直到第 $ s $ 。 ### 解题代码 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { int n, m, k, s; cin >> n >> m >> k >> s; // 如果只有两个车站,直接输出结果 if (m == 1) { cout << n << endl; return 0; } // 初始化数,用于存储每上车人数和下车人数 int a[m + 1], b[m + 1]; a[1] = n; a[2] = n; b[1] = 0; b[2] = n; // 计算每上车下车人数 for (int i = 3; i <= m; i++) { a[i] = a[i - 1] + a[i - 2]; b[i] = a[i - 1]; } // 检查终点一站下车人数是否符合条件 if (b[m - 1] != k) { cout << "No solution" << endl; return 0; } // 计算每开出时的车上人数 int current = n; // 第1开出时车上人数 if (s == 1) { cout << current << endl; return 0; } for (int i = 2; i <= s; i++) { current += a[i] - b[i]; } cout << current << endl; return 0; } ``` #### 代码解析 - **输入读取和特殊情况处理**:代码首先读取输入参数,如果车站数 $ m $ 为 1,直接输出始发人数 $ n $。 - **数初始化**:创建数 $ a $ 和 $ b $,分别存储每上车人数和下车人数,并初始化前两的值。 - **动态规划计算**:从第 3 开始,根据规律计算各上车下车人数。 - **条件验证**:检查终点一站下车人数是否为 $ k $,若不满足则输出无解。 - **车上人数计算**:从始发开始,累加上下车人数变化,计算第 $ s $ 开出时的车上人数[^1]。 ### 相关题 1. 如何处理车站数 $ m $ 为 1 的特殊情况? 2. 为什么需要检查终点一站下车人数是否等于 $ k $? 3. 如何通过动态规划方法计算每的上下车人数? 4. 车上人数是如何随着点变化而变化的?
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