火星人 NOIP2004

本文探讨了人类与火星人首次接触时的数字交流方式,科学家借助火星人的手指排列来传递信息。通过实例展示了解决复杂排列问题的算法,如全排列或next_permutation,以实现有效沟通。

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火星人

问题描述

人类终于登上了火星的土地并且见到了神秘的火星人。人类和火星人都无法理解对方的语言,但是我们的科学家发明了一种用数字交流的方法。
这种交流方法是这样的,首先,火星人把一个非常大的数字告诉人类科学家,科学家破解这个数字的含义后,再把一个很小的数字加到这个大数上面,把结果告诉火星人,作为人类的回答。
火星人用一种非常简单的方式来表示数字——掰手指。
火星人只有一只手,但这只手上有成千上万的手指,这些手指排成一列,分别编号为 1,2,3……。
火星人的任意两根手指都能随意交换位置,他们就是通过这方法计数的。
一个火星人用一个人类的手演示了如何用手指计数。
如果把五根手指——拇指、食指、中指、无名指和小指分别编号为 1,2,3,4和 5,当它们按正常顺序排列时,形成了 5 位数 12345,当你交换无名指和小指的位置时,会形成 5 位数 12354,当你把五个手指的顺序完全颠倒时,会形成 54321,在所有能够形成的 120 个 5 位数中,12345 最小,它表示 1;12354 第二小,它表示 2;54321 最大,它表示 120。
下表展示了只有 3根手指时能够形成的 6 个 3位数和它们代表的数字:
三位数 123,132,213,231,312,321
代表的数字 1,2,3,4,5,6
现在你有幸成为了第一个和火星人交流的地球人。
一个火星人会让你看他的手指,科学家会告诉你要加上去的很小的数。
你的任务是,把火星人用手指表示的数与科学家告诉你的数相加,并根据相加的结果改变火星人手指的排列顺序。
输入数据保证这个结果不会超出火星人手指能表示的范围。
输入格式
输入包括三行,第一行有一个正整数 N,表示火星人手指的数目。
第二行是一个正整数 M,表示要加上去的小整数。
下一行是 1到 N 这 N个整数的一个排列,用空格隔开,表示火星人手指的排列顺序。
输出格式
输出只有一行,这一行含有 N个整数,表示改变后的火星人手指的排列顺序。每两个相邻的数中间用一个空格分开,不能有多余的空格。
数据范围
1≤N≤10000,1≤M≤100
输入样例
5
3
1 2 3 4 5
输出样例
1 2 4 5 3

解析

此题有多种解决方案
a: 考虑实现一个全排列算法,从火星人给出的数字序列开始搜索。
b: 直接调用next_permutation() 。
c: 找规律实现一个next permutation函数。

代码实现
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio> 
using namespace std;

//火星人
const int N = 10003;
int n, M;
int a[N];
bool isused[N];
int cnt , ii;

void PRINT(){
	for(int i = 1; i <= n; i ++)
	printf("%d ", a[i]);
	puts("");
}

void peremuta(int b)//DFS
{
	if(b > n ) 
	{
		++ cnt;
		if(cnt == M) PRINT();
	}
	else {
		for(int i = 1; i <= n ; i ++)
		{
			if(cnt == -1)//初始进入状态,特判一下 
			{
				ii = ii + 1;
				isused[a[ii]] = true;
				i =  a[ii];//i的初始态 
			}else if(!isused[i]) a[b] = i;
			else continue;
			
			if(cnt != - 1) isused[i] = true;//后续正常循环流程 
			peremuta(b + 1 );
			isused[i] = false;//回溯 
			if(cnt == M) return;//结束搜索
		}
		   
	}	
	
}
int main()
{
	cin >> n >> M ;
	for(int i = 1; i <= n ; i ++)
	 scanf("%d",&a[i]);
    
    cnt = -1;
	peremuta(1);//cnt控制搜索次数M 
  return 0;
}

next_permutation
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
// NEXT Permutation

const int N = 10007;
int n, m;
int a[N];
int main()
{
	cin >> n >> m;
	for(int i = 1; i <= n; i ++)
	 scanf("%d",&a[i]);
	 
	while(m --)
	{
		next_permutation(a + 1, a + 1 + n);
	}
    for(int i = 1; i <= n ; i ++)
      printf("%d ",a[i]);
  return 0;
}

### 关于 NOIP2004 普及组火星人问题解析 #### 一、题目背景与描述 人类成功登陆火星并与火星人建立了初步接触。由于语言不通,双方采用一种基于数字的独特沟通方式:火星人给出一个极大整数,而地球科学家则需在此基础上增加一个小数值并反馈给火星人作为回应[^1]。 #### 二、核心算法思路 此题并非简单的全排列实现;考虑到输入规模可能达到上万位长度,直接运用深度优先搜索(DFS)策略会因时间复杂度过高而导致效率低下甚至超时现象发生[^2]。因此,更高效的解决方案应运而生——即利用字符串处理技巧来模拟大整数运算过程中的逐位相加操作,并妥善解决进位问题。 具体而言,在接收到由火星人提供的巨大正整数串之后: - 将其视为字符数组而非传统意义上的数值变量; - 对每一位执行常规的十进制加法逻辑; - 特别注意当某一位上的累加结果超过9时产生的进位情况; - 最终形成一个新的表示形式返回给对方完成一次有效的对话回合。 这种方法不仅规避了潜在的大数溢出风险,同时也大幅降低了计算成本从而满足实际应用场景下的性能需求。 ```java import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); String numStr = scanner.nextLine(); // 获取火星人大数 StringBuilder resultBuilder = new StringBuilder(); int carry = 1; // 初始设置为要加的小数 for (int i = numStr.length() - 1; i >= 0 || carry != 0; i--) { // 反向遍历每位数字直至无剩余进位 char currentChar; if (i < 0){ currentChar = '0'; // 补充最高位前可能出现的新进位 }else{ currentChar = numStr.charAt(i); } int sum = Character.getNumericValue(currentChar) + carry; carry = sum / 10; resultBuilder.append(sum % 10); } System.out.println(resultBuilder.reverse().toString()); // 输出最终结果 } } ```
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