【SCOI2014】方伯伯的商场之旅(数位DP)

首先考虑单个数怎么做。

肯定是把每一位上的数都移到同一位(称其为决策点)上去。

假设当前数的决策点在第 p p p 位,这一位上数字是 x x x,这一位左边的数字和为 l l l,这一位右边的数字和为 r r r

那么决策点向左移对代价的新的贡献为 r + x − l r+x-l r+xl,向右移对答案的新的贡献为 l + x − r l+x-r l+xr

由此也可以看出代价关于决策点是一个单峰函数,因为不断向左移的过程中 r + x r+x r+x 一直减小, l l l 一直增大,新的贡献不断减小。

那么决策点不再移动当且仅当 r + x − l ≥ 0 r+x-l\geq 0 r+xl0 l + x − r ≥ 0 l+x-r\geq 0 l+xr0,即 x ≥ ∣ l − r ∣ x\geq |l-r| xlr,注意满足这个条件的位置 p p p 对于每个数来说有且仅有一个(事实上 p p p 还可能有两个,比如数 11 11 11 就有两个决策点,但我们可以通过一个细节去重,详见代码)。

然后就想着对于每个点如何找决策点之类的,然后我就搞不下去了。

这是因为忽略了一个很重要的信息: l , r < K log ⁡ K N 2 < 120 l,r<\dfrac{K\log_K N}{2}<120 l,r<2KlogKN<120

于是我们可以枚举 x , l , r x,l,r x,l,r,使得 x > ∣ l − r ∣ x>|l-r| x>lr,然后再去枚举满足存在某一位为 x x x、这一位左侧数字和为 l l l、右侧数字和为 r r r 且在题目给定区间 [ L , R ] [L,R] [L,R] 内的数,并统计这些数的贡献和。由于每个数仅对应着一个 p p p,也就是仅对应着一种 x , l , r x,l,r x,l,r,所以我们直接按这种方式枚举并统计答案不会算重。

现在问题的关键是如何枚举满足存在某一位为 x x x、这一位左侧数字和为 l l l、右侧数字和为 r r r 且在题目给定区间 [ L , R ] [L,R] [L,R] 内的数,并统计这些数的贡献和。

你发现贡献和不太好统计,因为 x x x 的位置不确定。

于是我们又枚举 x x x 的位置 p p p,然后问题就是如何枚举满足第 p p p 位为 x x x、这一位左侧数字和为 l l l、右侧数字和为 r r r 且在题目给定区间 [ L , R ] [L,R] [L,R] 内的数,并统计这些数的贡献和。

直接数位 DP 即可。

注意到左侧和右侧是独立的,所以可以分开两个 dfs。

枚举 p p p 时间 O ( log ⁡ K N ) O(\log_KN) O(logKN),枚举 x x x 时间 O ( K ) O(K) O(K),枚举 r r r 时间 O ( K log ⁡ K N 2 ) O\left(\dfrac{K\log_KN}{2}\right) O(2KlogKN),枚举 l l l 时间 O ( K ) O(K) O(K),数位 DP 时间 O ( 2 log ⁡ K N K log ⁡ K N 2 ) = O ( K log ⁡ K 2 N ) O(2\log _KN\dfrac{K\log_KN}{2})=O(K\log _K^2N) O(2logKN2KlogKN)=O(KlogK2N),总时间复杂度:
O ( l o g K N ⋅ K ⋅ K log ⁡ K N 2 ⋅ ( K + K log ⁡ K 2 N ) ) = O ( K 3 log ⁡ K 4 N ) O\left(log_KN\cdot K\cdot \dfrac{K\log K_N}{2}\cdot \left(K+K\log_K^2N\right)\right)=O(K^3\log_K^4N) O(logKNK2KlogKN(K+KlogK2N))=O(K3logK4N)
K = 20 K=20 K=20 时取最大。

时间复杂度算得很不严谨,估计算大了了不少,但就算这样算出来都可以过(

数位 DP 过程详见代码:

#include<bits/stdc++.h>

#define ll long long

using namespace std;

int K,num[65];
int maxn[65];
int p,x,l,r;
ll L,R;
ll fr1[65][125][2],fr2[65][125][2];
//fr1[k][res][limit]表示剩下k位数,剩余数字和为res,有无上限,在这些限制下的填数方案数
//fr2[k][res][limit]表示剩下k位数,剩余数字和为res,有无上限,在这些限制下的填数方案的贡献总和
ll fl1[65][125][2],fl2[65][125][2];
//fl1和fl2定义同fr1和fr2
ll ntot,nsum;

void dfsr(int k,int res,bool limit)//k位数,res剩余数字和,limit是否有上限
{
	if(res>maxn[k])//剪枝,剩下的位全部填K-1都到不了res
	{
		ntot=nsum=0;
		return;
	}
	if(!k)
	{
		ntot=1,nsum=0;
		return;
	}
	if(fr1[k][res][limit]!=-1)
	{
		ntot=fr1[k][res][limit];
		nsum=fr2[k][res][limit];
		return;
	}
	int t=K-1;;
	if(limit) t=num[k];
	ll tot=0,sum=0;
	for(int i=0;i<=t;i++)
	{
		if(res-i>=0)
		{
			dfsr(k-1,res-i,limit&&(i==t));
			tot+=ntot,sum+=nsum;
			sum+=1ll*ntot*(p-k)*i;//对于后面的每一种方案,(p-k)*i都会贡献一次
		}
		else break;
	}
	fr1[k][res][limit]=ntot=tot;
	fr2[k][res][limit]=nsum=sum;
}

void dfsl(int k,int res,bool limit)//dfsl的解释和dfsr大致相同
{
	if(res>maxn[k-p])
	{
		ntot=nsum=0;
		return;
	}
	if(k==p)
	{
		if(limit&&x>num[p])//注意判断x是否超出上限
		{
			ntot=nsum=0;
			return;
		}
		dfsr(p-1,r,limit&&(x==num[p]));
		return;
	}
	if(fl1[k][res][limit]!=-1)
	{
		ntot=fl1[k][res][limit];
		nsum=fl2[k][res][limit];
		return;
	}
	int t=K-1;
	if(limit) t=num[k];
	ll tot=0,sum=0;
	for(int i=0;i<=t;i++)
	{
		if(res-i>=0)
		{
			dfsl(k-1,res-i,limit&&(i==t));
			tot+=ntot,sum+=nsum;
			sum+=1ll*ntot*(k-p)*i;
		}
		else break;
	}
	fl1[k][res][limit]=ntot=tot;
	fl2[k][res][limit]=nsum=sum;
}

ll work(ll n)
{
	int len=0;
	while(n)
	{
		num[++len]=n%K;
		n/=K;
	}
	for(int i=1;i<=len+1;i++)
		maxn[i]=maxn[i-1]+(K-1);
	ll ans=0;
	for(p=1;p<=len;p++)
	{
		memset(fr1,-1,sizeof(fr1));//fr只与p有关,所以在p改变的时候再重置
		for(x=0;x<K;x++)
		{
			for(r=0;r<=maxn[p-1];r++)
			{
				memset(fl1,-1,sizeof(fl1));//fl只与p和r有关
				for(l=max(0,r-x);l<=min(r+x-1,maxn[len-p]);l++)//-x<=l-r<x,注意右边是小于,因为一个数有可能有两个最优决策点,我们要通过这种方式去重
				{
					dfsl(len,l,1);
					ans+=nsum;
				}
			}
		}
	}
	return ans;
}

int main()
{
	scanf("%lld%lld%d",&L,&R,&K);
	printf("%lld\n",work(R)-work(L-1));
	return 0;
}
中描述了一个幼儿园里分配糖果的问题,每个小朋友都有自己的要求。问题的输入包括两个整数NN和KK,表示幼儿园里的小朋友数量和要满足的要求数量。接下来的KK行表示小朋友们的要求,每行有三个数字,XX,AA,BB。如果X=1,表示第AA个小朋友分到的糖果必须和第BB个小朋友分到的糖果一样多;如果X=2,表示第AA个小朋友分到的糖果必须少于第BB个小朋友分到的糖果;如果X=3,表示第AA个小朋友分到的糖果必须不少于第BB个小朋友分到的糖果;如果X=4,表示第AA个小朋友分到的糖果必须多于第BB个小朋友分到的糖果;如果X=5,表示第AA个小朋友分到的糖果必须不多于第BB个小朋友分到的糖果。这个问题可以被看作是一个差分约束系统的问题。 具体地说,可以使用差分约束系统来解决这个问题。差分约束系统是一种通过给变量之间的关系添加约束来求解最优解的法。对于这个问题,我们需要根据小朋友们的要求建立约束条件,并通过解决这个约束系统来得出最小的糖果数量。 在问题的输入中,X的取值范围为1到5,分别对应不同的关系约束。根据这些约束,我们可以构建一个差分约束图。图中的节点表示小朋友,边表示糖果数量的关系。根据不同的X值,我们可以添加相应的边和权重。然后,我们可以使用SPFA算法(Shortest Path Faster Algorithm)来求解这个差分约束系统,找到满足所有约束的最小糖果数量。 需要注意的是,在读取输入时需要判断X和Y是否合法,即是否满足X≠Y。如果X=Y,则直接输出-1,因为这种情况下无法满足约束条件。 综上所述,为了满足每个小朋友的要求,并且满足所有的约束条件,我们可以使用差分约束系统和SPFA算法来求解这个问题。<span class="em">1</span><span class="em">2</span><span class="em">3</span> #### 引用[.reference_title] - *1* *3* [【差分约束系统】【SCOI2011】糖果 candy](https://blog.youkuaiyun.com/jiangzh7/article/details/8872699)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v92^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] - *2* [P3275 [SCOI2011]糖果(差分约束板子)](https://blog.youkuaiyun.com/qq_40619297/article/details/88678605)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v92^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] [ .reference_list ]
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