题目2 : K-th string

本文介绍了一种基于字典序查找特定位置字符串的方法,利用STL中的next_permutation思想进行迭代,实现快速寻找第K个由指定数量0和1组成的字符串。

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题目2 : K-th string

时间限制:10000ms
单点时限:1000ms
内存限制:256MB

Description

Consider a string set that each of them consists of {0, 1} only. All strings in the set have the same number of 0s and 1s. Write a program to find and output the K-th string according to the dictionary order. If such a string doesn’t exist, or the input is not valid, please output “Impossible”. For example, if we have two ‘0’s and two ‘1’s, we will have a set with 6 different strings, {0011, 0101, 0110, 1001, 1010, 1100}, and the 4th string is 1001.

Input

The first line of the input file contains a single integer t (1 ≤ t ≤ 10000), the number of test cases, followed by the input data for each test case.
Each test case is 3 integers separated by blank space: N, M(2 <= N + M <= 33 and N , M >= 0), K(1 <= K <= 1000000000). N stands for the number of ‘0’s, M stands for the number of ‘1’s, and K stands for the K-th of string in the set that needs to be printed as output.

Output

For each case, print exactly one line. If the string exists, please print it, otherwise print “Impossible”.


样例输入
3
2 2 2
2 2 7
4 7 47
样例输出
0101
Impossible
01010111011
解题思路:用到了stl中的next_permutation思想,然后对其进行了稍微的修改。

next_permutation
首先,从最尾端开始往前寻找两个相邻元素,令第一元素为*i,第二元素为*ii,且满足*i < *ii。找到这样一组相邻元素后,再从尾端开始往前查找,

找出第一个大于*i的元素,令为*j,将i,j元素对调,再将ii及之后的所有元素颠倒排列。此时即为所求之“后一个”排列组合。


//source here
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

bool next_permutation(vector<char> &num){
	int i, ii, j;
        
	int len = num.size();
	if(len == 1) return false;
	if(len == 2) {
		swap(num[0], num[1]);
		return true;
	}
	ii = i = 0;
	int tmpK = 1;
	for(int k = len - 1; k > 0; k--){
		tmpK = k;
		if(num[k] > num[k - 1]){
			ii = k;
			i = k - 1;
			break;
		}
	}
	if(1 == tmpK){
		if(num[i] >= num[ii]) return false;
	}
	if(i == ii){
		int b = 0, e = len - 1;
		while(b < e){
			swap(num[b], num[e]);
			b++; e--;
		}
		return false;
	}
	for(int k = len - 1; k > 0; k--){
		if(num[k] > num[i]) {
			j = k;
			break;
		}
	}
	swap(num[i], num[j]);
	while(ii < len - 1){
		swap(num[ii], num[len - 1]);
		ii++; len--;
	}
	return true;
}

string findKthNum(vector<char> &num, int k){
	for(int i = 0; i < k - 1; i++){
		if(!next_permutation(num)) return "Impossible";
	}
	
	return string(num.begin(), num.end());
}

int main(){
	vector<vector<int> > vvi;
	int t;
	int n, m;
	int k;

	while(cin >> t){
		for(int i = 0; i < t; i++){
			cin >> n >> m >> k;
			vector<int> vi(3, 0);
			vi[0] = n, vi[1] = m, vi[2] = k;
			vvi.push_back(vi);		
		}
		for(int i = 0; i < t; i++){
			n = vvi[i][0];
			m = vvi[i][1];
			k = vvi[i][2];
			vector<char> num(n + m, '1');
			for(int j = 0; j < n; j++) num[j] = '0';
			cout << findKthNum(num, k) << endl;
		}
	}
	
	return 0;
}


<think>题目要求:给定N个字符串,然后考虑所有长度为K的序列(每个元素从1到N),每个序列对应一个字符串,由S[A1] + S[A2] + ... + S[AK]组成。问当把所有序列生成的字符串按字典序排序后,第X小的字符串是什么。 注意:序列的总数是N^K,而X最大为N^K(在约束中给出),所以不能直接枚举所有序列(因为N最大10,K最大5,所以最多10^5=100000个序列,这个数量级是可以枚举的)。但是,如果直接枚举所有序列,然后排序,那么总字符串长度可能会很大(每个字符串长度最多10,K最大5,所以每个生成的字符串最多50个字符,总长度100000*50=5e6,在C++中排序5e6个字符串,每个字符串50个字符,可能勉强能过,但题目要求我们输出第X小的字符串,我们其实可以不用全部排序,而是用类似搜索或按位确定的方法,但这里由于K最大为5,所以直接枚举所有序列然后排序也是可行的。 但是,题目中N最大为10,K最大为5,所以序列总数为10^5=100000,我们可以生成所有字符串,然后排序,最后输出第X-1个(因为第1个是0索引的第0个)即可。 然而,注意:题目中字符串可能重复,而且序列的生成是允许重复选择同一个字符串的(因为序列元素是1到N,可以重复)。 但是,我们需要注意:直接生成所有字符串可能会占用较多内存(100000个字符串,每个字符串最多50个字符,每个字符1字节,那么总内存是100000*50=5e6字节,即5MB,在C++中是可以接受的)。 但是,题目中还有一个约束:X的范围是1到N^K,所以X是整数,我们直接排序后取第X-1个即可。 但是,我们需要注意:排序时字符串比较的代价,100000个字符串,每个字符串长度50,那么比较次数大约是O(NlogN)次比较,每次比较最坏情况是50,所以总操作数大约是100000*log2(100000)*50 ≈ 100000*17*50=85e6,这个在C++中应该可以接受(1秒内)。 但是,我们也可以考虑不生成所有字符串,而是用按位确定的方法(类似数位DP),但这里K很小,所以生成所有字符串并排序更简单。 步骤: 1. 读取N, K, X。 2. 读取N个字符串,存储在一个vector中,索引从0到N-1,但注意题目中序列元素是从1到N,所以我们的字符串数组索引0对应S1,索引1对应S2,...,索引N-1对应SN。 3. 生成所有长度为K的序列,每个序列是一个长度为K的数组,每个元素取值0到N-1(对应字符串数组的索引)。注意,序列的每个位置都可以独立取0~N-1。 4. 对于每个序列,生成对应的字符串:将序列中每个位置i对应的字符串S[seq[i]]连接起来。 5. 将生成的所有字符串放入一个vector中。 6. 对这个vector进行排序(按字典序)。 7. 输出第X-1个字符串(因为X从1开始,而数组索引从0开始)。 但是,注意:序列的总数应该是N^K,所以我们需要生成N^K个字符串。当K=5, N=10时,总数为100000,可以接受。 但是,生成所有序列:我们可以用递归,但K很小,所以可以用多重循环(K重循环,K最大5)或者用DFS,或者用迭代(比如用整数表示序列,但这里我们直接生成序列)。 我们可以用递归或者迭代生成序列。这里我们可以用std::next_permutation吗?不行,因为序列元素可以重复,而且不是排列,是允许重复的。所以我们可以用K重循环(K固定最大5)或者用递归(深度最大5)。 更简单的方法:我们可以用一个循环变量从0到N^K-1,然后把这个数转换成N进制,但每个“位”上的数字范围是0到N-1,并且这个数的长度是K(不足K位前面补0)。但是注意,这样每个序列对应一个0到N^K-1的数,而且是一一对应的(因为N进制)。 具体:设序列为a[0]...a[K-1],那么序列对应的数为:a[0]*(N^(K-1)) + a[1]*(N^(K-2)) + ... + a[K-1]*(N^0)。但是这样每个数对应一个序列,而且覆盖了0到N^K-1的所有整数。 所以我们可以: for (int i=0; i < total; i++) { int num = i; vector<int> seq(K); for (int j=0; j<K; j++) { seq[j] = num % N; num /= N; } // 注意:这样取出来是从最低位到最高位,而序列是从第一个位置到第K个位置,所以我们需要反转一下?或者按逆序连接字符串? // 但是,序列的第一个位置应该是最高位(即第一个选择的字符串),而上面的循环中,j=0对应的是序列的最后一个位置(因为num%N是最后一位)。 // 所以我们需要反转seq,或者从后往前取字符串。 // 另一种方法:我们让j从K-1到0,但这样不方便,我们可以调整循环顺序。 // 修改:我们可以从高位开始取,即第一个位置应该是i除以N^(K-1)的商,然后取模N。但是这样需要计算幂。 // 简单方法:不反转,在生成字符串的时候,从seq[K-1]到seq[0]来连接?这样就是逆序了。但是题目要求序列(A1, A2, ..., AK)对应的字符串是S[A1]+S[A2]+...+S[AK]。 // 而我们生成的序列seq中,seq[0]对应的是序列的最后一个位置(即AK),seq[K-1]对应的是第一个位置(A1)。所以我们需要将seq反转,或者连接字符串时从后往前取。 // 例如:K=2,序列(1,2)对应S1+S2,而我们的i=1*N+2(如果N进制,且1和2都是0-indexed,即0和1)?不对,序列(1,2)中,第一个元素是1(对应索引0),第二个元素是2(对应索引1)。那么我们的数应该是0*N+1=1(因为第一个位置是0,第二个位置是1)?这样不对。 // 更清晰:序列(A1, A2, ... , AK)中,A1是最高位(在数中对应高权值),所以应该让A1乘以N^(K-1),A2乘以N^(K-2)...AK乘以N^0。 // 所以当我们用整数i表示序列时,i的N进制表示中,最高位是A1,最低位是AK。但是,我们在循环中,先取模得到的是最低位(AK),然后除以N,再得到次低位(AK-1)...直到最高位(A1)。所以序列是逆序存储在seq中的(seq[0]=AK, seq[1]=AK-1, ..., seq[K-1]=A1)。 // 因此,在生成字符串时,我们应该按顺序取:先取seq[K-1](即A1),然后seq[K-2](A2),...,最后seq[0](AK)。这样就是正序。 // 或者,我们可以不反转序列,而是直接用一个字符串,从j=K-1到0遍历seq,依次连接S[seq[j]]。 } 但是,这样需要计算幂次,而且还要注意整除取模的顺序。我们可以用另一种方法:直接使用K重循环(因为K最大5,所以最多5层循环,每层循环N次,总循环次数N^K=100000,可以接受)。 方法二:使用多重循环(K重循环) 由于K最大为5,我们可以写5层循环,但K是变量,所以我们可以用递归或者用迭代(模拟多重循环)。这里我们可以用递归,但递归深度最大5,所以没问题。 但是,为了代码简单,我们可以用递归函数,或者用栈模拟。 更简单的方法:使用标准库的next_cartesian_product?C++标准库没有提供,所以我们可以自己用递归或者用循环。 我们可以用vector的vector来存储所有序列,然后生成。但这样空间也是N^K个序列,每个序列K个整数,空间为100000*5*4=2e6字节,可以接受。 或者,我们可以边生成序列边生成字符串,然后加入一个vector,这样避免存储所有序列。 具体步骤(使用多重循环的迭代方法): 使用一个数组index[K](表示当前序列的每个位置选择的字符串索引),初始化为全0。 然后我们用一个整数指针指向当前要增加的位置,或者用递归。 我们可以用一个循环变量从0到total-1,然后按N进制分解,但这样需要计算幂,而且有浮点问题(但N最大10,K最大5,所以幂最大10^5=100000,整数可以表示)。 所以,我打算用整数分解的方法。 计算total = pow(N, K); 注意:N和K都是整数,且N^K最大为10^5,所以可以用整数。 然后循环i从0到total-1: vector<int> seq(K); int temp = i; for (int j=0; j<K; j++) { seq[K-1-j] = temp % N; // 这样seq[0]就是最高位(第一个位置),seq[K-1]是最低位(第K个位置) temp /= N; } 然后生成字符串:遍历j从0到K-1,连接S[seq[j]] 但是,这样分解后,seq[0]对应第一个位置,seq[K-1]对应最后一个位置,所以连接字符串时直接按顺序连接即可。 注意:这样分解是正确的。例如:N=3, K=2,则序列(0,0)对应0,序列(0,1)对应1,序列(0,2)对应2,序列(1,0)对应3,序列(1,1)对应4,等等。 那么序列(1,0)的分解:i=3,j=0: seq[2-1-0]=seq[1] = 3%3=0,然后3/3=1;j=1: seq[2-1-1]=seq[0]=1%3=1 -> 所以seq[0]=1, seq[1]=0,这样连接就是S[1]+S[0](即第二个字符串+第一个字符串),对应序列(1,0)(即A1=1, A2=0)? 不对,题目中序列元素是1到N,而我们的字符串数组索引是0到N-1,所以序列(1,0)表示第一个位置取字符串S1(索引0),第二个位置取字符串S2(索引1)?不对,这里序列(1,0)表示第一个位置取索引1(即S2),第二个位置取索引0(即S1)。所以连接后是S2+S1。 但是,我们要求的是序列(A1, A2, ..., AK)对应的字符串是S[A1] + S[A2] + ... + S[AK],而A1, A2,...是序列的元素(注意:题目中序列元素是1到N,而我们用0到N-1表示索引,所以序列中元素x对应字符串S[x](其中x=0对应S1,x=1对应S2,...,x=N-1对应SN))。但是,在序列中,我们存储的是索引,所以序列(1,0)表示第一个位置取索引1(即第二个字符串),第二个位置取索引0(即第一个字符串)。 所以,这样分解得到的序列seq[0]是第一个位置,seq[1]是第二个位置,...,所以连接字符串时就是按seq[0], seq[1], ... , seq[K-1]的顺序。 因此,这样分解是符合要求的。 但是,注意:我们分解时,seq[0]是最高位(第一个位置),seq[K-1]是最低位(最后一个位置),所以连接字符串时顺序就是seq[0]到seq[K-1]。 所以,生成字符串的代码: string s = ""; for (int j=0; j<K; j++) { s += strs[seq[j]]; // 其中strs是存储的N个字符串的vector } 但是,上面的分解循环中,我们写的是: for (int j=0; j<K; j++) { seq[K-1-j] = temp % N; temp /= N; } 这样,seq[0] = 最高位(即第一个位置)?实际上,当j=0时,我们设置的位置是K-1-0=K-1,即最后一个位置。所以我们需要改变:我们希望seq[0]是最高位(第一个位置),而分解时最高位应该是temp除以N^(K-1)的商,然后模N。但这样计算比较麻烦。 另一种分解方法(从高位到低位分解): for (int j=0; j<K; j++) { int base = pow(N, K-1-j); // 注意:base可能很大,但K最大5,N最大10,所以base最大为10^4=10000,可以接受。 seq[j] = temp / base; temp %= base; } 但是,由于N^K可能很大(10^5),但temp是整数,所以可以这样计算。但是,我们需要先计算幂,而且可能有整数溢出问题?但N=10,K=5时,最大base=10^4=10000,在int范围内。 所以,我们可以用这种方法,这样seq[0]就是第一个位置,seq[1]是第二个位置,...,seq[K-1]是最后一个位置。 但是,计算幂需要小心:我们可以预先计算一个幂数组。 步骤: total = 1; for (int i=0; i<K; i++) total *= N; // 注意:如果K=0,则total=1,但K>=1,所以没问题。 // 然后预先计算幂数组power,其中power[i] = N^(K-1-i) 对于i=0到K-1 vector<long long> power(K); for (int i=0; i<K; i++) { power[i] = 1; for (int j=0; j<K-1-i; j++) { power[i] *= N; } } 然后循环i从0到total-1: vector<int> seq(K); long long temp = i; for (int j=0; j<K; j++) { seq[j] = temp / power[j]; // 这样,当j=0时,除以最大的幂(N^(K-1)),得到第一个位置的数字 temp %= power[j]; } 但是,这样分解后,seq[j]就是第j个位置的数字(0到N-1)。 然后生成字符串:s = strs[seq[0]] + strs[seq[1]] + ... + strs[seq[K-1]] 但是,这种方法需要计算幂,而且有除法取模,可能效率不如第一种(但K最大5,所以幂数组计算很快,而且除法取模也是O(1))。 不过,我们也可以使用第一种分解方法(从低位到高位分解),然后反转seq数组,或者生成字符串时反转顺序?但生成字符串时反转顺序就是按位置0到K-1连接,但这样第一个位置变成了最后一个位置?不对。 所以,为了简单,我们使用第一种分解方法(从低位到高位分解,然后反转seq数组),或者生成字符串时从后往前取。 方法一:分解后反转seq for (int j=0; j<K; j++) { seq[K-1-j] = temp % N; // 这样,当j=0时,seq[K-1] = temp%N(最低位),j=1时,seq[K-2] = (temp/N)%N,...,最后seq[0]是最高位。 temp /= N; } 然后连接字符串时,我们按顺序连接:从seq[0]到seq[K-1](即第一个位置到最后一个位置)。 但是,这样分解后,seq[0]就是第一个位置,所以连接字符串就是按顺序。 所以,我们采用这种方法。 注意:temp除以N时,整数除法。 但是,这样分解时,我们不需要预先计算幂,只需要循环K次,每次取模和整除。 代码: long long total = 1; for (int i=0; i<K; i++) total *= N; // 注意:这里total可能溢出,但N<=10, K<=5,最大10^5,所以long long足够。 vector<string> allStrings; for (long long i=0; i<total; i++) { vector<int> seq(K); long long temp = i; for (int j=0; j<K; j++) { // 从低位到高位填充,所以先填最后一个位置,然后倒数第二个,...,最后填第一个位置。 // 即:seq[K-1-j] = temp % N; seq[K-1-j] = temp % N; temp /= N; } // 现在,seq[0]是第一个位置,seq[1]是第二个位置,...,seq[K-1]是最后一个位置。 string s = ""; for (int idx=0; idx<K; idx++) { s += strs[seq[idx]]; } allStrings.push_back(s); } 然后对allStrings排序,取第X-1个。 但是,注意:题目中N^K可能很大(最大10^5),但是K最大5,所以10^5=100000,可以接受。 但是,还有一种情况:当K=0时,total=1(因为0个因子相乘,我们初始化为1),但题目中K>=1,所以可以忽略。 但是,注意:如果N=0,但题目N>=1,所以不用考虑。 但是,我们需要注意:当N=0时,循环会出错,但题目保证N>=1。 另外,我们使用long long来存储total和i,因为N^K最大10^5,所以用int也可以(最大10^5),但为了保险用long long。 但是,在分解时,temp最大为total-1,即10^5-1,所以用int也可以,但为了统一我们用long long。 但是,还有一种更简单的方法:使用递归生成所有序列(深度K),然后生成字符串。这样避免了预先计算total和分解整数,而且递归深度最大5,所以不会栈溢出。 递归方法: 函数:void generate(int depth, string current, vector<int>& seq, ...) 当depth==K时,将current加入allStrings。 否则,对于每个字符0到N-1,选择,然后递归下一层。 但是,这样生成字符串时,我们在递归过程中逐步构建字符串,可以避免最后连接,但每个递归层都要传递current,而current在深度d时长度是d*(每个字符串长度最多10),所以深度5,最多50个字符,可以接受。 递归次数:N^K,最大100000,递归深度5,所以栈空间没问题(但递归函数调用100000次,可能效率比循环低?但K很小,所以可以接受)。 但是,我们也可以不用递归,而用多重循环(K重循环): vector<string> allStrings; if (K==0) { // 特殊情况,但K>=1,所以不考虑 } else { vector<int> indices(K, 0); while (true) { // 生成当前序列对应的字符串 string s = ""; for (int i=0; i<K; i++) { s += strs[indices[i]]; } allStrings.push_back(s); // 递增序列:从最后一位开始加,如果达到N就进位 int pos = K-1; while (pos>=0) { indices[pos]++; if (indices[pos] < N) { break; } indices[pos] = 0; pos--; } if (pos<0) break; // 已经全部进位,结束 } } 这种方法模拟了K进制数的递增,类似于数字时钟。初始全0,然后每次加1,直到溢出。 但是,这样循环次数是total=N^K,所以可行。 而且,避免了递归和整数分解,效率可能更高(因为整数分解需要除法取模,而这里只是整数加法)。 所以,我选择这种方法。 步骤: 1. 读取N, K, X。 2. 读取N个字符串,存入vector<string> strs(大小为N)。 3. 计算总序列数total = pow(N, K); 但我们可以不用,直接循环直到进位结束。 4. 初始化一个数组indices(长度K,初始0)。 5. 循环: while (true) { 生成当前字符串:遍历indices,连接每个位置对应的字符串。 将当前字符串加入allStrings。 然后进位:从最后一位开始,加1,如果等于N,则置0并进位到前一位;如果某一位没有进位,则结束进位,继续循环;如果进位到最前面(pos<0),则break。 } 6. 排序allStrings。 7. 输出allStrings[X-1]。 但是,注意:序列的生成顺序是递增的(从[0,0,...,0]到[N-1,N-1,...,N-1]),但题目要求按字典序排序,而生成的字符串的顺序不一定就是字典序,因为不同的序列生成的字符串可能相同也可能不同,而且字典序和序列的数值顺序无关。所以我们必须排序。 例如:两个序列[0,1]和[1,0]:生成的字符串是strs[0]+strs[1]和strs[1]+strs[0],这两个字符串的字典序不一定哪个大。 所以我们必须排序。 但是,如果我们要输出第X小的,那么排序是必须的。 注意:题目中字符串可能重复(如Sample Input 1中,有两个"abc"),所以生成的字符串会有重复。 排序时,如果两个字符串相等,那么它们都是有效的,并且排序后相邻。 所以,我们直接使用sort函数对vector<string>进行排序。 但是,总字符串数量是N^K,最大100000,排序时间是O(N^K * log(N^K)),即O(100000 * log2(100000)) ≈ 100000*17=1.7e6次比较,每次比较最坏情况是字符串长度50,所以最多比较50个字符,那么总操作数1.7e6*50=85e6,在C++中应该可以在1秒内完成。 所以,我们按照上述方法实现。 代码步骤: #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <cmath> #include <string> #include <cctype> using namespace std; int main() { int N, K; long long X; // 注意:X的范围是1到N^K,最大10^5,所以long long可以,但用int也可以,但题目说整数,所以用long long更安全。 cin >> N >> K >> X; vector<string> strs; for (int i=0; i<N; i++) { string s; cin >> s; strs.push_back(s); } // 特殊情况:K=0,但题目K>=1,所以不考虑 // 总序列数 long long total = 1; for (int i=0; i<K; i++) { total *= N; } vector<string> allStrings; // 初始化序列 vector<int> indices(K, 0); // 使用进位法生成所有序列 while (true) { // 生成当前序列对应的字符串 string s = ""; for (int i=0; i<K; i++) { s += strs[indices[i]]; } allStrings.push_back(s); // 进位 int pos = K-1; while (pos >= 0) { indices[pos]++; if (indices[pos] < N) { break; } // 进位 indices[pos] = 0; pos--; } if (pos < 0) { // 已经生成所有序列 break; } } // 排序 sort(allStrings.begin(), allStrings.end()); // 输出第X-1个字符串 cout << allStrings[X-1] << endl; return 0; } 但是,注意:我们生成的序列顺序是从[0,0,...,0]到[N-1,N-1,...,N-1],但排序后就是字典序了。 但是,我们有没有可能不生成所有字符串?因为题目要求第X小,我们可以用按位确定的方法(类似字典序第K小问题),但这里K很小,而且N也不大,所以生成所有字符串并排序更简单。 但是,如果N和K更大(比如K=10,N=10,则10^10=100亿,无法生成所有),那么就需要更高效的方法。但本题K最大5,所以没问题。 测试样例1: 输入:3 2 6 字符串:["abc", "xxx", "abc"] 注意:这里第一个字符串是"abc",第二个是"xxx",第三个是"abc"。 我们生成的序列: indices: [0,0] -> "abcabc" [0,1] -> "abcxxx" [0,2] -> "abcabc" [1,0] -> "xxxabc" [1,1] -> "xxxxxx" [1,2] -> "xxxabc" [2,0] -> "abcabc" [2,1] -> "abcxxx" [2,2] -> "abcabc" 然后排序: "abcabc"(出现多次) "abcabc" "abcabc" "abcabc" "abcxxx" "abcxxx" "xxxabc" "xxxabc" "xxxxxx" 排序后,第6个是"abcxxx",所以输出"abcxxx"。 但是,注意:排序时,字符串的字典序: "abcabc" < "abcxxx"(因为"abc"相同,下一个字符'a'<'x'),所以"abcabc"排在前面。 而"abcxxx"和"abcxxx"相同,所以它们相邻。 所以第6个是"abcxxx"。 但是,我们上面的代码生成的序列顺序和上面列出的顺序一致吗? 我们使用进位法:从[0,0] -> [0,1] -> [0,2] -> [1,0] -> [1,1] -> [1,2] -> [2,0] -> [2,1] -> [2,2]。 所以生成的字符串顺序: 0: "abcabc" 1: "abcxxx" 2: "abcabc" 3: "xxxabc" 4: "xxxxxx" 5: "xxxabc" 6: "abcabc" 7: "abcxxx" 8: "abcabc" 然后排序后,顺序会变。 所以排序后,我们取第5个(索引5)就是第6个。 但是,我们生成allStrings后排序,所以顺序是乱的,但排序后就是字典序。 所以,我们输出allStrings[X-1]即可。 但是,注意:排序后,相同的字符串按照字典序比较,但相同的字符串我们无法区分,所以没关系。 但是,在排序时,字符串相同的会相邻,但排序后第X-1个就是第X小的。 测试样例2: 输入:5 5 416 字符串:["a","aa","aaa","aa","a"] 这个输入有5个字符串,K=5,要第416小的字符串。 注意:总序列数5^5=3125,所以X=416在范围内。 我们生成3125个字符串,排序后取第415个(索引415)输出。 但是,我们无法手动计算,所以需要代码验证。 但是,由于题目要求,我们直接运行代码即可。 但是,注意:字符串长度很小,所以生成和排序都很快。 但是,我们需要注意:在连接字符串时,如果字符串很长(最多10个字符),K=5,所以最多50个字符,可以接受。 所以,我们按照上述代码。 但是,有一个问题:进位法生成序列的顺序并不是字典序,但排序后就是字典序,所以没关系。 但是,如果内存不够?但最多100000个字符串,每个字符串50个字符,加上vector的开销,内存大约100000*50=5e6字节,加上其他,总内存10MB左右,可以接受。 但是,在C++中,string有短字符串优化,但这里每个字符串50字节,所以100000个字符串就是5000000字节,即5MB。 所以,我们写代码。 注意:total的计算:用循环计算,注意用long long,因为N=10, K=5时,total=100000,在int范围内,但为了通用,用long long。 但是,在进位循环中,我们用一个while(true)循环,循环次数为total次,所以没问题。 但是,我们也可以不用进位法,而用整数分解(用第一种方法,从0到total-1循环),这样代码更简单。 修改为整数分解法: long long total = 1; for (int i=0; i<K; i++) total *= N; // 注意:如果K=0,但题目K>=1,所以不考虑 vector<string> allStrings; for (long long i=0; i<total; i++) { vector<int> seq(K); // 每个循环一个seq,但K很小,所以可以 long long temp = i; // 从低位到高位填充 for (int j=0; j<K; j++) { seq[K-1-j] = temp % N; temp /= N; } // 生成字符串 string s = ""; for (int j=0; j<K; j++) { s += strs[seq[j]]; } allStrings.push_back(s); } 这样更简洁。 但是,注意:当K=0时,循环不执行,但题目K>=1。 所以,我们采用整数分解法。 最终代码: #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <string> using namespace std; int main() { int N, K; long long X; cin >> N >> K >> X; vector<string> strs(N); for (int i = 0; i < N; i++) { cin >> strs[i]; } // 计算总序列数 long long total = 1; for (int i = 0; i < K; i++) { total *= N; } vector<string> allStrings; // 循环i从0到total-1 for (long long i = 0; i < total; i++) { vector<int> seq(K); long long temp = i; // 将i转换为N进制,K位,从低位到高位 for (int j = 0; j < K; j++) { // 先取最低位,放在seq的最后一个位置(即第K-1-j的位置) seq[K - 1 - j] = temp % N; temp /= N; } // 现在seq[0]是第一个位置,seq[1]是第二个位置,...,seq[K-1]是最后一个位置 string s = ""; for (int j = 0; j < K; j++) { s += strs[seq[j]]; } allStrings.push_back(s); } // 对allStrings进行排序 sort(allStrings.begin(), allStrings.end()); // 输出第X小的字符串(即索引X-1) cout << allStrings[X - 1] << endl; return 0; } 但是,在Sample Input 2中,输入: 5 5 416 a aa aaa aa a 运行这个程序,输出应该是"aaaaaaa"(7个a)吗?题目中输出是"aaaaaaa",但我们的代码需要运行。 但是,我们可以在本地运行,但这里我们写代码。 注意:字符串排序时,字典序:短字符串小于长字符串?但这里字符串长度不同?因为每个字符串长度不同:第一个字符串"a"长度为1,第二个"aa"长度为2,第三个"aaa"长度为3,后面两个分别是"aa"(长度2)和"a"(长度1)。所以生成的字符串长度是5个字符串长度之和,即最小长度1+1+1+1+1=5,最大长度3+2+2+2+3=12?不对,每个位置可以选择任意字符串,所以生成的字符串长度不固定。 但是,排序时,字典序规则:逐个字符比较,直到出现不同或一个结束。 所以,我们直接排序即可。 但是,总序列数3125,排序很快。 我们提交代码,应该可以通过。 但是,注意:当N=1,K=1时,只有一个字符串,所以直接输出。 但我们的代码可以处理。 另外,注意:字符串数组strs的索引0到N-1,对应输入顺序。 所以,我们按照输入顺序存储strs。 但是,题目中字符串是给定的,顺序是S1, S2, ..., SN。 所以,我们按顺序存储。 现在,我们运行Sample Input 2,但输出是什么?题目说输出"aaaaaaa"(7个a),但我们的代码输出什么? 在生成字符串时,序列长度K=5,每个位置可以选择0到4(5个字符串)。 第416小的字符串,由于总序列数3125,所以排序后取第415个(0-indexed)。 我们无法手动计算,但题目说输出"aaaaaaa",即7个a,所以我们可以推断:只有全选"a"(即索引0和4对应的字符串,因为只有这两个是"a")才能得到长度较短的字符串。但我们的字符串数组是: strs[0] = "a" strs[1] = "aa" strs[2] = "aaa" strs[3] = "aa" strs[4] = "a" 所以,要生成"aaaaaaa"(7个a),需要选择:比如选择三个"aa"(每个"aa"是2个a)和一个"a"(1个a)?但是需要5个字符串。所以必须是:2+2+2+1+0?不对,每个位置选一个字符串。 例如:一个可能的序列:选择0,1,3,4,0:即"a"+"aa"+"aa"+"a"+"a" = "a"+"aa"+"aa"+"a"+"a" -> 1+2+2+1+1=7个a,即"a"+"aa"+"aa"+"a"+"a" = "a a a a a a a"(连接起来就是"aaaaaaa")。 那么,这个序列对应的字符串是"aaaaaaa"。 那么,我们排序后,这个字符串应该在第416个位置吗? 我们需要知道比它小的字符串有多少个。 由于字符串长度不同,而且字典序,所以较短的字符串不一定排在前面(因为第一个字符相同的情况下,继续比较后面的字符)。但所有字符串都是由'a'组成的,所以字典序其实就是长度序?因为如果长度不同,那么长度小的字符串一定小于长度大的(因为比较到长度小的字符串结束时,长度大的字符串还有字符,而空字符小于任何字符?不对,字典序中,如果两个字符串的前缀相同,那么短的更小。例如:"a" < "aa",因为第一个字符相同,但"a"已经结束,而"aa"还有下一个字符('a'),所以"a" < "aa"。 所以,对于全部由'a'组成的字符串,字典序就是长度序:长度越小的字符串字典序越小。 所以,我们要找第416小的字符串,就是找长度第416小的字符串(因为长度相同的字符串,它们都是相同的,因为都是'a'*len,所以相同长度的字符串对应多个序列,但字符串本身相同)。 所以,问题转化为:按长度从小到大排序,然后统计每个长度出现的次数,然后找到第416小的长度。 但是,注意:字符串不一定是全部由'a'组成?但题目中这个样例输入全部是'a'组成的字符串。所以我们可以这样推断。 但是,我们的代码是通用的,所以不需要特殊处理。 所以,我们运行代码,应该能输出"aaaaaaa"。 但是,我们也可以优化:如果所有字符串都是同一个字符(比如'a'),那么生成的字符串也是由'a'组成,那么字典序就是长度序。所以我们可以先判断是否所有字符都是'a',但题目没有保证,所以不能优化。 所以,我们直接使用上述代码。 但是,在生成字符串时,我们可能会生成很长的字符串(最坏50个字符),但总数量3125,排序很快。 所以,我们提交。 但是,注意:X是long long,因为N^K最大10^5,所以X最大10^5,用int也可以,但题目说X是整数,且没有说范围,但约束说1<=X<=N^K,所以用long long更安全。 但是,在循环中,i从0到total-1,total=N^K,最大10^5,所以用int也可以,但为了统一用long long。 最后,注意:total的计算:如果K=0,但题目K>=1,所以不考虑。 所以,最终代码如上。 但是,在Sample Input 2中,总序列数5^5=3125,所以循环3125次,没有问题。 我们运行Sample Input 2,输出应该是"aaaaaaa"。 但是,在本地测试一下。 由于在线编程环境,我们直接提交。 但是,为了保险,我们测试一下Sample Input 1。 输入: 3 2 6 abc xxx abc 输出:abcxxx 运行代码:生成9个字符串,排序后取第5个(索引5)?因为X=6,所以索引5。 排序后的数组: 0: "abcabc" (序列[0,0]) 1: "abcabc" (序列[0,2]) 2: "abcabc" (序列[2,0]) 3: "abcabc" (序列[2,2]) 4: "abcxxx" (序列[0,1]) 5: "abcxxx" (序列[2,1]) 6: "xxxabc" (序列[1,0]) 7: "xxxabc" (序列[1,2]) 8: "xxxxxx" (序列[1,1]) 排序后,字典序: "abcabc"(4次) -> 索引0,1,2,3 "abcxxx"(2次) -> 索引4,5 "xxxabc"(2次) -> 索引6,7 "xxxxxx"(1次) -> 索引8 所以第0个到第3个是"abcabc",第4个和第5个是"abcxxx",第6个和第7个是"xxxabc",第8个是"xxxxxx"。 所以第6小(索引5)是第6个字符串(从1开始数:第1个:索引0,第2个:索引1,...,第6个:索引5),所以索引5对应的是"abcxxx"。 所以输出"abcxxx",正确。 注意:排序时,字符串比较: "abcabc" < "abcxxx"(因为前三个字符一样,第四个字符'a'<'x') "abcxxx" < "xxxabc"(因为第一个字符'a'<'x') "xxxabc" < "xxxxxx"(因为第四个字符'a'<'x') 所以排序正确。 因此,代码正确。 但是,在Sample Input 2中,我们不知道排序后的顺序,但题目要求输出"aaaaaaa",所以我们的代码应该输出这个。 注意:在生成字符串时,我们使用strs[seq[j]],其中seq[j]是0到4的整数,对应5个字符串:两个"a"(长度1),两个"aa"(长度2),一个"aaa"(长度3)。 所以,生成的字符串长度在5(5个"a")到15(5个"aaa")之间?不对,因为每个位置独立选择,所以长度=每个位置选择的字符串长度之和。 最小长度:5个位置都选"a"(即索引0或4),长度为1+1+1+1+1=5。 最大长度:5个位置都选"aaa"(索引2),长度为3*5=15。 而"aaaaaaa"长度为7,所以可能由多种组合:比如5=1+1+1+1+3(但3只有一个,所以不行)?实际上,长度7的组合: 1+1+1+2+2 -> 例如:选择三个"a"(索引0或4)和两个"aa"(索引1或3)。 具体:0,0,1,3,4 -> 长度1+1+2+2+1=7 所以,有很多序列可以生成长度为7的字符串。 那么,排序时,所有长度为5的字符串(5个a)最小,然后长度为6的,然后长度为7的,等等。 那么,第416小的字符串应该是长度大于等于某个值。 由于总序列数3125,所以我们需要统计每个长度出现的次数。 但是,我们不需要,因为代码会排序。 所以,我们运行代码,应该输出长度为7的字符串,即"aaaaaaa"。 所以,最终代码如上。 但是,注意:在计算total时,如果N=0,但题目N>=1,所以没问题。 另外,在分解整数时,temp/=N,当N=1时,temp除以1还是temp,所以循环K次,每次取模1,结果都是0,所以seq全0,然后生成一个字符串。但N=1时,total=1,所以循环一次,正确。 所以,代码完成。 最后,我们输出代码。 注意:在C++中,long long total = pow(N, K); 但是,pow函数是浮点数,可能有精度问题,所以最好用整数累乘。 我们上面用循环累乘,所以没问题。 所以,最终代码:</think>为了解决这个问题,我们需要生成所有可能的长度为 \( K \) 的序列(每个元素从 1 到 \( N \)),每个序列对应一个由给定字符串拼接而成的字符串。然后,我们将这些字符串按字典序排序,并输出第 \( X \) 小的字符串。 ### 方法思路 1. **读取输入**:首先读取整数 \( N \)、\( K \) 和 \( X \),然后读取 \( N \) 个字符串。 2. **计算总序列数**:总序列数为 \( N^K \),因为每个位置有 \( N \) 种选择。 3. **生成所有序列**:使用整数分解方法,将每个序列表示为一个 \( K \) 位的 \( N \) 进制数。对于每个从 0 到 \( N^K - 1 \) 的数,将其分解为 \( N \) 进制,得到序列的每个元素。 4. **生成字符串**:对于每个序列,将序列中每个位置对应的字符串拼接起来,形成结果字符串。 5. **排序**:将所有生成的字符串按字典序排序。 6. **输出结果**:输出排序后第 \( X-1 \) 个字符串(因为索引从 0 开始)。 ### 解决代码 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <string> using namespace std; int main() { int N, K; long long X; cin >> N >> K >> X; vector<string> strs(N); for (int i = 0; i < N; i++) { cin >> strs[i]; } long long total = 1; for (int i = 0; i < K; i++) { total *= N; } vector<string> allStrings; for (long long i = 0; i < total; i++) { vector<int> seq(K); long long temp = i; for (int j = 0; j < K; j++) { seq[K - 1 - j] = temp % N; temp /= N; } string s; for (int j = 0; j < K; j++) { s += strs[seq[j]]; } allStrings.push_back(s); } sort(allStrings.begin(), allStrings.end()); cout << allStrings[X - 1] << endl; return 0; } ``` ### 代码解释 1. **输入处理**:读取 \( N \)(字符串数量)、\( K \)(序列长度)和 \( X \)(目标位置)。然后读取 \( N \) 个字符串并存储在 `strs` 数组中。 2. **计算总序列数**:通过循环计算 \( N^K \) 并存储在 `total` 中。 3. **生成序列**:使用循环遍历从 0 到 \( total - 1 \) 的所有整数。对于每个整数,通过取模和除法将其分解为 \( K \) 位的 \( N \) 进制数,存储在 `seq` 数组中。 4. **字符串拼接**:根据 `seq` 数组中的索引,从 `strs` 中取出对应的字符串并拼接成一个完整的字符串,存入 `allStrings` 向量中。 5. **排序与输出**:对 `allStrings` 中的所有字符串按字典序排序,然后输出第 \( X-1 \) 个字符串(即第 \( X \) 小的字符串)。 ### 相关问题 1. 如何优化生成所有序列的过程以减少内存使用? 2. 如果 \( N \) 和 \( K \) 较大(例如 \( K = 10 \),\( N = 10 \)),如何在不生成所有序列的情况下找到第 \( X \) 小的字符串? 3. 如何修改代码以处理字符串包含大写字母的情况? 4. 如果字符串长度较长(例如长度超过 100),如何优化字符串拼接和排序的性能?
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