每周一算法之枚举算法

每周一算法 - 枚举

生活中很多问题的解决方法简单而粗暴,就是枚举出所有可能的情况,然后进行判断或者统计,从而解决问题,这就是枚举算法。枚举算法是我们在比赛中使用到的最多的一个算法,它的核心思想就是枚举所有的可能

枚举算法的本质就是从所有候选答案中去查找正确的解,使用该算法需要满足一个条件:

  • 可以预先确定候选答案的范围

优缺点:

  • 优点:实现简单,在局部场景中使用枚举法效果很好。
  • 缺点:当问题的规模变大时,容易超时(TLE)。

算法思想

已知 10 个苹果到地面的高度,以及一个小朋友把手伸直的时候能够达到的最大高度,请计算一下小朋友能够摘到的苹果的数目。

100 200 90 140 129 134 67 198 100 111
110
苹果高度1002009014012913467198100111
下标编号12345678910
能否摘到××××××

不妨将10个高度编号为1~10,枚举每个苹果,判断小朋友的高度是否大于等于苹果高度,如果是则计数1次,最终求出答案。

4

真题演练

[题目链接]|NOIP2018普及组第二题 - 龙虎斗

轩轩和凯凯正在玩一款叫《龙虎斗》的游戏,游戏的棋盘是一条线段,线段上有 n n n 个兵营(自左至右编号 1 ∼ n 1 \sim n 1n),相邻编号的兵营之间相隔 1 1 1 厘米,即棋盘为长度为 n − 1 n-1 n1 厘米的线段。 i i i 号兵营里有 c i c_i ci位工兵。 下面图 1 为 n = 6 n=6 n=6 的示例:

在这里插入图片描述

轩轩在左侧,代表“龙”;凯凯在右侧,代表“虎”。 他们以 m m m 号兵营作为分界, 靠左的工兵属于龙势力,靠右的工兵属于虎势力,而第 m m m 号兵营中的工兵很纠结,他们不属于任何一方。 一个兵营的气势为:该兵营中的工兵数 × \times × 该兵营到 m m m 号兵营的距离;参与游戏 一方的势力定义为:属于这一方所有兵营的气势之和。
在这里插入图片描述

游戏过程中,某一刻天降神兵,共有 s 1 s_1 s1 位工兵突然出现在了 p 1 p_1 p1 号兵营。作为轩轩和凯凯的朋友,你知道如果龙虎双方气势差距太悬殊,轩轩和凯凯就不愿意继续玩下去了。为了让游戏继续,你需要选择一个兵营 p 2 p_2 p2,并将你手里的 s 2 s_2 s2 位工兵全部派往 兵营 p 2 p_2 p2,使得双方气势差距尽可能小。

注意:你手中的工兵落在哪个兵营,就和该兵营中其他工兵有相同的势力归属(如果落在 m m m 号兵营,则不属于任何势力)。

输入格式

输入文件的第一行包含一个正整数 n n n,代表兵营的数量。

接下来的一行包含 n n n 个正整数,相邻两数之间以一个空格分隔,第 i i i 个正整数代 表编号为 i i i 的兵营中起始时的工兵数量 c i c_i ci

接下来的一行包含四个正整数,相邻两数间以一个空格分隔,分别代表 m , p 1 , s 1 , s 2 m,p_1,s_1,s_2 m,p1,s1,s2

输出格式

输出文件有一行,包含一个正整数,即 p 2 p_2 p2,表示你选择的兵营编号。如果存在多个编号同时满足最优,取最小的编号。

样例输入 #1

6 
2 3 2 3 2 3 
4 6 5 2


样例输出 #1

2

样例说明

在这里插入图片描述

双方以 m = 4 m=4 m=4 号兵营分界,有 s 1 = 5 s_1=5 s1=5 位工兵突然出现在 p 1 = 6 p_1=6 p1=6 号兵营。

  • 龙方的气势为: 2 × ( 4 − 1 ) + 3 × ( 4 − 2 ) + 2 × ( 4 − 3 ) = 14 2 \times (4-1)+3 \times (4-2)+2 \times (4-3) = 14 2×(41)+3×(42)+2×(43)=14
  • 虎方的气势为: 2 × ( 5 − 4 ) + ( 3 + 5 ) × ( 6 − 4 ) = 18 2 \times (5 - 4) + (3 + 5) \times (6 - 4) = 18 2×(54)+(3+5)×(64)=18
  • 当你将手中的 s 2 = 2 s_2 = 2 s2=2 位工兵派往 p 2 = 2 p_2 = 2 p2=2 号兵营时,龙方的气势变为: 14 + 2 × ( 4 − 2 ) = 18 14 + 2 \times (4 - 2) = 18 14+2×(42)=18

此时双方气势相等。

数据范围

对于 100 % 100\% 100% 的数据, n ≤ 1 0 5 n≤10^5 n105, c i , s 1 , s 2 ≤ 1 0 9 c_i,s_1,s_2≤10^9 ci,s1,s2109

代码实现

#include <iostream>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 1e5 + 10;
LL a[N];
int main() {
	int n, m, p1, s1, s2, p2;
	scanf("%d", &n);
	for(int i = 1; i <= n; i ++) scanf("%lld", a + i);
	scanf("%d%d%d%d", &m, &p1, &s1, &s2);
	a[p1] += s1; //天降神兵 
	LL L = 0, R = 0;
	for(int i = 1; i <= n; i ++) {
		if(i < m) L += a[i] * (m - i);
		else R += a[i] * (i - m);
	}
	//枚举计算双方气势之差的最小值
	LL minx = 1e17;
	for(int i = 1; i <= n; i ++) {
		LL t, x;
		if(i < m) {
			t = (LL)s2 * (m - i);
			x = abs(L + t - R);
		}
		else {
			t = (LL)s2 * (i - m);
			x = abs(R + t - L);
		}
		if(x < minx) {
			minx = x; p2 = i;
		}
	}
	printf("%d", p2);
	return 0;
}

总结

  • 枚举是一种朴素的解决问题的基本方法。
  • 使用枚举算法要先确定候选答案的范围。
  • 在问题规模比较大的情况下,需要优化枚举范围,减少循环次数。
  • 除了循环枚举之外,常用到的还有子集枚举排列枚举两种方式。

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