dtoj#4243. 熊猫(i)

本文深入探讨了一道算法竞赛题目——熊猫吃数问题,详细解释了如何通过计算二进制字符串中特定子串的数量来评价一个数,并给出了利用组合数学和动态规划解决该问题的方法。
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题目描述:

熊猫喜欢吃数,熊猫对与每个数都有他独特的评价。具体来说,熊猫对数 $x$ 的评价是个四元组 $(a, b, c, d)$,计算方式如下:

首先将 $x$ 写成二进制形式(不含前导零),然后将这作为一个字符串,那么 $a =$ 子串 $“00”$ 的数量,$b =$ 子串 $“01”$ 的数量,$c =$ 子串 $“10”$ 的数量,$d =$ 子串 $“11”$ 的数量。

现在熊猫想吃掉区间 $[A, B]$ 之间所有评价是 $(a, b, c, d)$ 的数,由于你被熊猫抓了起来,所以他要你回答他能吃到多少个数。如果你回答不出,他就只好吃你。

思路:

如果不存在区间的限制,我们发现这题 $01,10$ 实际上是$0,1$ 转化必经的。所以我们可以根据 $b,c$ 的值,知道有几段 $0,1$ 区间。

那么我们发现其实 $b,c$ 之间的大小差距是不能超过 $1$ 的,且第一位的数字如果是 $1$ 则 $b\le c$ 。

若第一位为 $1$ 那就思考相当于在一整段 $1$ 中放入 $c$ 段 $0$ 。要注意对于 $c\neq b$ 是必然有一段区间在最左侧(有左端点,没有右端点)。所以我们用组合数计算出放入几个区间,再用插板法,计算出 $0$ 分成 $c$ 组的方案数。

那么我们考虑限制,仅考虑右边界,答案为 $cal(r)-cal(l-1)$ ,对于前 $i$ 位固定为恰好在边界上的数字,第 $i$ 位如果边界上为 $1$ ,那么就强制令他为 $0$ ,剩下几位就可以没有限制的取,对于每一位都统计答案。

以下代码:

#include<bits/stdc++.h>
#define il inline
#define LL long long
#define _(d) while(d(isdigit(ch=getchar())))
using namespace std;
const int N=1e5+5,p=1e9+7;
char s[N];bool pd1,pd2;
int A[N],B[N],l1,l2,a,b,c,d,t,jc[N],ny[N],ans;
il int read(){
   int x,f=1;char ch;
   _(!)ch=='-'?f=-1:f;x=ch^48;
   _()x=(x<<1)+(x<<3)+(ch^48);
   return f*x;
}
il int C(int n,int m){
    if(n<m)return 0;
    return 1ll*jc[n]*ny[m]%p*ny[n-m]%p;
}
il int ksm(LL a,int y){
    LL b=1;
    while(y){
        if(y&1)b=b*a%p;
        a=a*a%p;y>>=1;
    }
    return b;
}
il int mu(int x,int y){
    return (x+y>=p)?x+y-p:x+y;
}
il int cal(int a,int b,int c,int d,int n,int pos){
    if(a==0&&b==0&&c==0&&d==0&&n==1)return 1;
    if(a<0||b<0||c<0||d<0)return 0;
    if(!pos){
        if(!b&&d)return 0;
        if(b==c){
            if(b==0)return 1;
            return 1ll*C(n-d-c-1,c)*C(d+c-1,c-1)%p;
        }
        if(b==c+1)return 1ll*C(n-d-b-1,b-1)*C(d+b-1,b-1)%p;

    }
    return 0;
}
namespace work2{
    il int C(int *x,int a,int b,int c,int d){
        int res=0;
        if(!x[1])return 0;
        for(int i=2;i<=t;i++){
            if(x[i]){
                if(x[i-1])res=mu(res,cal(a,b,c-1,d,t-i+1,0));
                else res=mu(res,cal(a-1,b,c,d,t-i+1,0));
            }
            if(x[i-1]&&x[i])d--;if(x[i-1]&&!x[i])c--;
            if(!x[i-1]&&x[i])b--;if(!x[i-1]&&!x[i])a--;
            if(a<0||b<0||c<0||d<0)break;
            if(i==t&&a==0&&b==0&&c==0&&d==0)res=mu(res,1);
        }
        return res;
    }
    il void solve(){
        printf("%d\n",mu(C(B,a,b,c,d),p-C(A,a,b,c,d)));
    }
}
int main()
{
    scanf(" %s",s+1);l1=strlen(s+1);
    for(int i=1;i<=l1;i++)A[i]=s[i]-'0';
    scanf(" %s",s+1);l2=strlen(s+1);
    for(int i=1;i<=l2;i++)B[i]=s[i]-'0';
    a=read();b=read();c=read();d=read();t=a+b+c+d+1;
    if(l2<t||l1>t||c-b>1)return puts("0"),0;
    if(l2>t)for(int i=1;i<=t;i++)B[i]=1;
    if(l1<t)for(int i=1;i<=t;i++)A[i]=0;
    else{
        int k=t;
        while(!A[k])k--;A[k]=0;
        for(int i=k+1;i<=t;i++)A[i]=1;
    }
    jc[0]=1;for(int i=1;i<=t;i++)jc[i]=1ll*jc[i-1]*i%p;
    ny[t]=ksm(jc[t],p-2);
    for(int i=t;i;i--)ny[i-1]=1ll*i*ny[i]%p;
    return work2::solve(),0;
}
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