PTA与零交换

作者 陈越

单位 浙江大学

将 { 0, 1, 2, ..., N-1 } 的任意一个排列进行排序并不困难,这里加一点难度,要求你只能通过一系列的 Swap(0, *) —— 即将一个数字与 0 交换 —— 的操作,将初始序列增序排列。例如对于初始序列 { 4, 0, 2, 1, 3 },我们可以通过下列操作完成排序:

  • Swap(0, 1) ⟹ { 4, 1, 2, 0, 3 }
  • Swap(0, 3) ⟹ { 4, 1, 2, 3, 0 }
  • Swap(0, 4) ⟹ { 0, 1, 2, 3, 4 }

本题要求你找出将前 N 个非负整数的给定排列进行增序排序所需要的最少的与 0 交换的次数。

输入格式:

输入在第一行给出正整数 N (≤105);随后一行给出{ 0, 1, 2, ..., N-1 } 的一个排列。数字间以空格分隔。

输出格式:

在一行中输出将给定序列进行增序排序所需要的最少的与 0 交换的次数。

输入样例:

10
3 5 7 2 6 4 9 0 8 1

输出样例:

9

题目大意:

让数组里的数都和0交换位置,问最少需要多少次?

思路:
将一个完全混乱的数组变成升序最少需要数组的长度-1次。

比如:1 5 4 2 3 0 或者 9 45 8 23 62 57 这两个数组最小数交换位置变成升序都需要5次。

我们可以把相连的数字看成环。

那么看样例:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
3 5 7 2 6 4 9 0 8 1
!  # !  !  # # # !  *  #

这时候就有发现一个问题,8已经在自己的位置上,那么就不需要换。至此,我们可以把环分成3类。

1、自环,不需要换位置。

2、环中间有0,交换次数为环的长度-1。

3、环中间没0,把0放入环中(交换次数+1),环的长度+1,交换次数为环的长度。

方法:

用dfs查询每个环的长度,在查询时判断环中有没有0。

ll dfs(ll x){//查询环 
	ll sum=0;//环的长度 
	if(vis[x])return sum;//查询到查询过的点返回此时的长度 
	vis[x]=1;//标记此点已经查询过 
	sum+=dfs(v[x])+1;//环的长度+1 
	if(x == 0)f=1;//判断0 
	return sum;//返回长度 
}
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
#define endl "\n"

const ll N = 1e5+7;
ll n;
bool f;//判断环中是否有0 
ll v[N];//记录数字 
bool vis[N];//标记是否查询过此点 

ll dfs(ll x){//查询环 
	ll sum=0;//环的长度 
	if(vis[x])return sum;//查询到查询过的点返回此时的长度 
	vis[x]=1;//标记此点已经查询过 
	sum+=dfs(v[x])+1;//环的长度+1 
	if(x == 0)f=1;//判断0 
	return sum;//返回长度 
}

void solve(){
	cin >> n;
	ll sum=0;
	for(ll i = 0 ; i < n ; i ++){
		cin >> v[i];
		if(v[i] == i)vis[i]=1;//把自环判出 
	}
	for(ll i = 0 ; i < n ; i ++){
		if(vis[i])continue;
		f=0;
		ll c=dfs(i);
		if(f)sum+=c-1;
		else sum+=c+1;
	}
	cout << sum << endl;
	return ;
}

int main(){
	ll t=1;//cin >> t;
	while(t--)solve();
	return 0;
}

### 车厢重排问题解析 车厢重排问题是典型的字符串操作类算法题,通常要求通过一系列操作将给定的列车车厢序列调整为目标序列。以下是该问题的具体分析以及解决方案。 #### 输入输出格式说明 根据题目描述中的输入和输出格式[^1],可以推测此问题的核心在于如何重新排列一组字符或数字来满足特定条件。假设输入是一个表示当前车厢顺序的字符串 `s` 和目标车厢顺序的目标字符串 `t`,则需判断能否通过若干次交换使得两个字符串相等。 #### 题目核心逻辑 解决此类问题的关键点如下: - **可行性验证**:首先检查两串是否由完全相同的字母组成(即忽略顺序后的集合相同)。如果不同,则无法完成转换。 - **最小步数计算**:若可行,则进一步求解最少需要多少次相邻元素互换来达成目的。 对于上述提到的第一部分——检验可能性方面,可以通过统计每种字符的数量来进行对比;而针对第二部分内容,则涉及到贪心策略或者动态规划方法的应用。 下面给出基于Python语言的一个简单实现版本: ```python from collections import Counter def can_rearrange(s, t): """Check if s can be rearranged into t.""" return Counter(s) == Counter(t) def min_swaps_to_rearrange(s, t): """Calculate minimum number of swaps needed to convert s into t assuming it's possible.""" assert(can_rearrange(list(s), list(t))), "Cannot rearrange from source to target" src = list(s) tgt = list(t) swap_count = 0 for i in range(len(src)): if src[i]!=tgt[i]: swap_idx=-1 # Find the first mismatched character that matches current position requirement later on. for j in range(i+1,len(src)): if src[j]==tgt[i]: swap_idx=j break if swap_idx != -1: (src[i], src[swap_idx])=(src[swap_idx], src[i]) swap_count +=1 return swap_count # Example Usage source="abcde" target="ebcda" if can_rearrange(source,target): print(f"Minimum Swaps Required:{min_swaps_to_rearrange(source,target)}") #[^2] else: print("Rearrangement not Possible.") ``` 以上代码片段展示了如何利用计数器对象比较源字符串目标字符串之间的差异,并定义了一个辅助函数用于实际执行必要的位置变换直至匹配为止的过程记录下来作为最终答案返回出去。 #### 注意事项 需要注意的是,在某些情况下可能存在多种不同的有效路径能够达到同样的终点状态,因此本解答仅提供了一条具体的途径而已。另外还要注意边界情况处理比如当长度为零的时候应该怎样表现等问题都需要额外加以考虑进去才行。
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