[Topcoder SRM 467]均匀字符串Next…

本文探讨如何使用数位DP解决字符串问题,通过逐步确定字符串的每一位来找到特定条件下的大均匀字符串。利用哈希表优化计算过程,实现高效求解。详细介绍了算法原理、代码实现以及复杂度分析。
题目:
我们称一个字符串是“均匀的”,如果它每个长度为n的连续子串都包含不超过d个不同的字符。对于一个字符串seed和一个长整型整数k,定义k大均匀字符串为:所有和seed长度相同且字典序大于等于seed的均匀字符串中,按字典序从小到大,从0开始数的第k个。这里所说的字符串只包含小写字母。给出n,d,seed,k,你需要计算并输出k大均匀字符串。如果合法的字符串少于k+1个,输出空字符串。1<=d<=n<=9,|seed|<=50,0<=k<=10^18.

分析:
首先,看这个架势目测就是数位DP……那么问题来了,怎么DP呢?
我们先分析一下“逐位确定”的具体姿势:
首先确定答案的前多少位和seed相同。不妨设seed是"beef",那么前三位和seed相同的字符串形如"beeX",我们依次算出以"beef","beeg","beeh"……"beez"为开头的字符串有多少个(当然由于一共就四位,所以这里的答案不是0就是1),在过程中累加(累加的结果就是‘当前>=seed的字符串数量’)。然后再看前两位和seed相同的:依次算出以"bef"(并不是"bee",最后一位是个特例,其他时候必须从seed的相应位+1处开始),"beg","beh",……为开头的字符串有多少个。假设累加到"beo"时发现总数>=K,那就意味着答案串一定以“beo”开始!
然后再从前往后DP,逐位进行确定。依次算出"beoa","beob","beoc"……为开头的有多少个,并确定第四个字符,就像经典的数位DP那样。
(你可能会想到另外一种方法:先计算比seed小的有多少个,再计算类似‘第K小’的问题。但这样不行,因为比seed小的字符串数量有可能巨大,用longdouble之类 会造成精度误差)
显然这一过程需要一个函数。不妨设其为calc(str,len):以str为前缀,后面还有len位的均匀字符串数量。我一开始是想着进行二进制状态压缩(用0/1代表这一位上的字符在之前与没有出现过),但事实证明这样无法达到目的,因为只能从后向前而非从前向后转移。正确的方法是:开个hash存。我的方法是用一个unsigned来进行压缩:四个bit代表一个字符,共至多八个。将字符串缩减为最小表示法(例如,"beef"可以化简为"1123"),写成unsigned(实际就是把"1123"看作十六进制数)。但我们并不用0,这样就可以读出str的长度而非单独开一位存。对于0~50各开一张hash表f[i],代表len=i的结果。事实证明hash表的长度开到大约一万就够了。用记忆化搜索就可以实现calc函数。

代码:
(calc_less函数是用来卖萌的,不要在意)
内容概要:本文档围绕六自由度机械臂的ANN人工神经网络设计展开,涵盖正向与逆向运动学求解、正向动力学控制,并采用拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程,所有内容均通过Matlab代码实现。同时结合RRT路径规划与B样条优化技术,提升机械臂运动轨迹的合理性与平滑性。文中还涉及多种先进算法与仿真技术的应用,如状态估计中的UKF、AUKF、EKF等滤波方法,以及PINN、INN、CNN-LSTM等神经网络模型在工程问题中的建模与求解,展示了Matlab在机器人控制、智能算法与系统仿真中的强大能力。; 适合人群:具备一定Ma六自由度机械臂ANN人工神经网络设计:正向逆向运动学求解、正向动力学控制、拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程(Matlab代码实现)tlab编程基础,从事机器人控制、自动化、智能制造、人工智能等相关领域的科研人员及研究生;熟悉运动学、动力学建模或对神经网络在控制系统中应用感兴趣的工程技术人员。; 使用场景及目标:①实现六自由度机械臂的精确运动学与动力学建模;②利用人工神经网络解决传统解析方法难以处理的非线性控制问题;③结合路径规划与轨迹优化提升机械臂作业效率;④掌握基于Matlab的状态估计、数据融合与智能算法仿真方法; 阅读建议:建议结合提供的Matlab代码进行实践操作,重点理解运动学建模与神经网络控制的设计流程,关注算法实现细节与仿真结果分析,同时参考文中提及的多种优化与估计方法拓展研究思路。
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