这几天家里事多,回家了一趟,利用在家的空余时间的看了下polya定理。
之前的好几次比赛都碰到这种类型的题目,都跪了,长跪不起。现在拿起了《组合数学》从尾向头很功利地开始看,断断续续地把polya计数那章看完o艹,神级定理啊....又看了1遍似懂非懂,之后就开始研究例题,慢慢地就了解到它的皮毛。
polya定理N(G,C)=sum{|C(f)|}*(1/|G|)(对于每一个f属于G),这句话的意思是C中不等价的计数等于通过G中的置换保持不变的计数的平均数。
Polya计数问题有步骤可循:1、仔细看题目,建立模型
2、找出各个置换群
3、统计结果
1、Hdu 3547 DIY Cube 在纸上仔细地找置换群,发现有24种,分别是不动置换、绕面面旋转±90°、绕面面旋转180°、绕棱棱旋转180°、绕点点旋转±120.最后的出来的公式(n^8+17*n^4+6*n^2)/24,再套个高精度模版就可以0msAC之。
2、Uva 10601 CUBES 和上一题相似但更难些。置换也是24个,分别是不动置换、绕面面旋转±90°、绕面面旋转180°、绕棱棱旋转180°、绕点点旋转±120.然后利用置换中的循环长度,比如有四对对角顶点,那么绕点点旋转就有4种,每种旋转又分+120°和-120°,这两类旋转循环 都是3,循环个数为4个,这2个数字代表的意思是3条颜色相同的边要有四坨,然后用题目给的颜色算组合个数。
3、Uva 11255 用三种颜色a,b,c组成长度为n=a+b+c的项链,旋转、翻转的项链都算同一种,问我们能组合几种。旋转的时候循环长度为gcd(i,n),i表示移动i步,设len=gcd(i,n),循环个数m = n/len,意义同上题最后一句描述,算法也大同小异。然后是翻转,翻转要判断a+b+c的奇偶,奇数 的时候以任意一个珠子为对称轴翻转,len=2,m=(n-1)/2,偶数的时候有两种情况,一种是以两颗对角的珠子为对称轴len=2,m=(n-2)/2,一种是以某两个珠子的中间为对称轴,len=2,m=n/2。总置换个数为2 * n;
4、Hdu 2923 Invoker 问用m种颜色的珠子组成长度为n的项链的方案数,旋转和翻转都要考虑在内。置换分析和上题大同小异,但这题要用乘法逆元,去网上抄个模版就好了。这题我写了详细的解题报告,用到各种模版,见Here
5、Hdu 4187 Alphabet Soup 给定一个圆环上的n个点,圆环被分成360000度,点的位置由角度确定。然后用m种材料来填充这些点,某方案与它旋转的方案同构,问不同构的方案数。先对角度排序,然后取相邻两个点的间隔进行kmp找到循环节长度和循环节个数,之后转化为项链计数问题,好题,解题报告见Here
6、Zoj 2344 Toral Tickets 给定一张有n*m个格子的纸,每个格子有黑白两种颜色可以染。现在先将纸按长边粘起来得到一个圆柱,再将纸按短边拈起来得到一个游泳圈。如果两种染色方案卷起来后是一样的,那么它们同构。分两类讨论,n!=m时,滚动置换n*m个,旋转置换n*m个,n==m时,滚动置换n*m个,旋转置换3*n*m个,解题报告见Here
一些写得比较好的文章:
http://www.cppblog.com/sdfond/archive/2010/02/06/107403.aspx
http://endlesscount.blog.163.com/blog/static/82119787201221324524202/
3代码
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX 41
#define int64 unsigned long long//__int64
int n,m,cnt[10],temp[10];
int64 c[MAX][MAX],ans;
void Initial() {
for (int i = 0; i < MAX; ++i) {
c[i][0] = c[i][i] = 1;
for (int j = 1; j < i; ++j)
c[i][j] = c[i-1][j] + c[i-1][j-1];
}
}
int Gcd(int n,int m) {
int r = n % m;
while (r) {
n = m,m = r;
r = n % m;
}
return m;
}
int64 Calculate(int n,int m) {
//n是循环个数,m是循环长度即必须要有m个珠子颜色一样
int64 i,j,ans = 1;
for (i = 1; i <= 3; ++i) {
if (temp[i] % m) return 0;
temp[i] /= m;
ans *= c[n][temp[i]];
n -= temp[i];
}
return ans;
}
int64 Polya() {
int i,j,m;
ans = 0;
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt));
ans += Calculate(n,1);
for (i = 1; i < n; ++i) {
m = Gcd(n,i);
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt));
ans += Calculate(m,n/m);
}
if (n % 2 == 1) {
for (j = 1; j <= 3; ++j) {
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt));
temp[j]--;
if (temp[j] < 0) continue;
ans += n * Calculate((n-1)/2,2);
}
}
else {
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt));
ans += n / 2 * Calculate(n/2,2);
for (i = 1; i <= 3; ++i)
for (j = 1; j <= 3; ++j) {
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt));
temp[i]--,temp[j]--;
if (temp[j] < 0 || temp[i] < 0) continue;
ans += n / 2 * Calculate((n-2)/2,2);
}
}
return ans / 2 / n;
}
int main()
{
int i,j,k,t;
Initial();
scanf("%d",&t);
while (t--) {
for (n = 0,i = 1; i <= 3; ++i)
scanf("%d",&cnt[i]),n += cnt[i];
ans = Polya();
printf("%llu\n",ans);
}
}
/*
2
2 2 2
3 2 1
*/
2代码
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX 13
#define int64 __int64
int64 ans;
int cnt[MAX],temp[MAX];
int64 c[MAX][MAX];
void Initial() {
for (int i = 0; i <= 12; ++i) {
c[i][0] = c[i][i] = 1;
for (int j = 1; j < i; ++j)
c[i][j] = c[i-1][j] + c[i-1][j-1];
}
}
int64 Calculate(int n,int m) {
//计算组合数,比如n=6,m=2
//temp[1] = 12,经第一个循环后变成temp[1] = 6
//那么ans = c[n][6]等于1种
int64 i,j,k,ans = 1;
for (i = 1; i <= 6; ++i) {
if (temp[i] % m != 0)
return 0;
temp[i] /= m;
ans *= c[n][temp[i]];
n -= temp[i];
}
return ans;
}
int64 Still_Replace() {
int64 ans = 0;
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt)); //不动置换
ans += Calculate(12/1,1);
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt)); //面面旋转90或270
ans += 3 * 2 * Calculate(12/4,4);
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt)); //面面旋转180
ans += 3 * 1 * Calculate(12/2,2);
return ans;
}
int64 Vertex_Replace() {
int64 ans = 0;
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt)); //绕对角顶点120或240
ans += 4 * 2 * Calculate(12/3,3);
return ans;
}
int64 Edge_Replace() {
int64 ans = 0;
for (int i = 1; i <= 6; ++i)
for (int j = 1; j <= 6; ++j) {
//绕对角棱中点旋转
180
memcpy(temp,cnt,sizeof(cnt));
if (temp[i] == 0 || temp[j] == 0)
continue;
temp[i]--,temp[j]--;
ans += 6 * Calculate(10/2,2);
}
return ans;
}
int64 Polya() {
ans = 0;
ans += Still_Replace();
ans += Edge_Replace();
ans += Vertex_Replace();
return ans/24;
}
int main()
{
int i,j,k,t;
Initial();
scanf("%d",&t);
while (t--) {
memset(cnt,0,sizeof(cnt));
for (i = 1; i <= 12; ++i) {
scanf("%d",&k);
cnt[k]++;
}
ans = Polya();
printf("%lld\n",ans);
}
}
1代码
#include<iostream>
#include<string>
#include <stdio.h>
using namespace std;
#define MAXN 9
#define MAXSIZE 10
#define DLEN 1
class BigNum
{
public:
int a[150]; //可以控制大数的位数
int len; //大数长度
public:
BigNum(){ len = 1;memset(a,0,sizeof(a)); } //构造函数
BigNum(const int); //将一个int类型的变量转化为大数
BigNum(const char*); //将一个字符串类型的变量转化为大数
BigNum(const BigNum &); //拷贝构造函数
BigNum &operator=(const BigNum &); //重载赋值运算符,大数之间进行赋值运算
friend istream& operator>>(istream&, BigNum&); //重载输入运算符
friend ostream& operator<<(ostream&, BigNum&); //重载输出运算符
BigNum operator+(const BigNum &) const; //重载加法运算符,两个大数之间的相加运算
BigNum operator-(const BigNum &) const; //重载减法运算符,两个大数之间的相减运算
BigNum operator*(const BigNum &) const; //重载乘法运算符,两个大数之间的相乘运算
BigNum operator/(const int &) const; //重载除法运算符,大数对一个整数进行相除运算
BigNum operator^(const int &) const; //大数的n次方运算
int operator%(const int &) const; //大数对一个int类型的变量进行取模运算
bool operator>(const BigNum & T)const; //大数和另一个大数的大小比较
bool operator>(const int & t)const; //大数和一个int类型的变量的大小比较
void print(); //输出大数
};
BigNum::BigNum(const int b) //将一个int类型的变量转化为大数
{
int c,d = b;
len = 0;
memset(a,0,sizeof(a));
while(d > MAXN)
{
c = d - (d / (MAXN + 1)) * (MAXN + 1);
d = d / (MAXN + 1);
a[len++] = c;
}
a[len++] = d;
}
BigNum::BigNum(const char*s) //将一个字符串类型的变量转化为大数
{
int t,k,index,l,i;
memset(a,0,sizeof(a));
l=strlen(s);
len=l/DLEN;
if(l%DLEN)
len++;
index=0;
for(i=l-1;i>=0;i-=DLEN)
{
t=0;
k=i-DLEN+1;
if(k<0)
k=0;
for(int j=k;j<=i;j++)
t=t*10+s[j]-'0';
a[index++]=t;
}
}
BigNum::BigNum(const BigNum & T) : len(T.len) //拷贝构造函数
{
int i;
memset(a,0,sizeof(a));
for(i = 0 ; i < len ; i++)
a[i] = T.a[i];
}
BigNum & BigNum::operator=(const BigNum & n) //重载赋值运算符,大数之间进行赋值运算
{
int i;
len = n.len;
memset(a,0,sizeof(a));
for(i = 0 ; i < len ; i++)
a[i] = n.a[i];
return *this;
}
istream& operator>>(istream & in, BigNum & b) //重载输入运算符
{
char ch[MAXSIZE*4];
int i = -1;
in>>ch;
int l=strlen(ch);
int count=0,sum=0;
for(i=l-1;i>=0;)
{
sum = 0;
int t=1;
for(int j=0;j<4&&i>=0;j++,i--,t*=10)
{
sum+=(ch[i]-'0')*t;
}
b.a[count]=sum;
count++;
}
b.len =count++;
return in;
}
ostream& operator<<(ostream& out, BigNum& b) //重载输出运算符
{
int i;
cout << b.a[b.len - 1];
for(i = b.len - 2 ; i >= 0 ; i--)
{
cout.width(DLEN);
cout.fill('0');
cout << b.a[i];
}
return out;
}
BigNum BigNum::operator+(const BigNum & T) const //两个大数之间的相加运算
{
BigNum t(*this);
int i,big; //位数
big = T.len > len ? T.len : len;
for(i = 0 ; i < big ; i++)
{
t.a[i] +=T.a[i];
if(t.a[i] > MAXN)
{
t.a[i + 1]++;
t.a[i] -=MAXN+1;
}
}
if(t.a[big] != 0)
t.len = big + 1;
else
t.len = big;
return t;
}
BigNum BigNum::operator-(const BigNum & T) const //两个大数之间的相减运算
{
int i,j,big;
bool flag;
BigNum t1,t2;
if(*this>T)
{
t1=*this;
t2=T;
flag=0;
}
else
{
t1=T;
t2=*this;
flag=1;
}
big=t1.len;
for(i = 0 ; i < big ; i++)
{
if(t1.a[i] < t2.a[i])
{
j = i + 1;
while(t1.a[j] == 0)
j++;
t1.a[j--]--;
while(j > i)
t1.a[j--] += MAXN;
t1.a[i] += MAXN + 1 - t2.a[i];
}
else
t1.a[i] -= t2.a[i];
}
t1.len = big;
while(t1.a[len - 1] == 0 && t1.len > 1)
{
t1.len--;
big--;
}
if(flag)
t1.a[big-1]=0-t1.a[big-1];
return t1;
}
BigNum BigNum::operator*(const BigNum & T) const //两个大数之间的相乘运算
{
BigNum ret;
int i,j,up;
int temp,temp1;
for(i = 0 ; i < len ; i++)
{
up = 0;
for(j = 0 ; j < T.len ; j++)
{
temp = a[i] * T.a[j] + ret.a[i + j] + up;
if(temp > MAXN)
{
temp1 = temp - temp / (MAXN + 1) * (MAXN + 1);
up = temp / (MAXN + 1);
ret.a[i + j] = temp1;
}
else
{
up = 0;
ret.a[i + j] = temp;
}
}
if(up != 0)
ret.a[i + j] = up;
}
ret.len = i + j;
while(ret.a[ret.len - 1] == 0 && ret.len > 1)
ret.len--;
return ret;
}
BigNum BigNum::operator/(const int & b) const //大数对一个整数进行相除运算
{
BigNum ret;
int i,down = 0;
for(i = len - 1 ; i >= 0 ; i--)
{
ret.a[i] = (a[i] + down * (MAXN + 1)) / b;
down = a[i] + down * (MAXN + 1) - ret.a[i] * b;
}
ret.len = len;
while(ret.a[ret.len - 1] == 0 && ret.len > 1)
ret.len--;
return ret;
}
int BigNum::operator %(const int & b) const //大数对一个int类型的变量进行取模运算
{
int i,d=0;
for (i = len-1; i>=0; i--)
{
d = ((d * (MAXN+1))% b + a[i])% b;
}
return d;
}
BigNum BigNum::operator^(const int & n) const //大数的n次方运算
{
BigNum t,ret(1);
int i;
if(n<0)
exit(-1);
if(n==0)
return 1;
if(n==1)
return *this;
int m=n;
while(m>1)
{
t=*this;
for( i=1;i<<1<=m;i<<=1)
{
t=t*t;
}
m-=i;
ret=ret*t;
if(m==1)
ret=ret*(*this);
}
return ret;
}
bool BigNum::operator>(const BigNum & T) const //大数和另一个大数的大小比较
{
int ln;
if(len > T.len)
return true;
else if(len == T.len)
{
ln = len - 1;
while(a[ln] == T.a[ln] && ln >= 0)
ln--;
if(ln >= 0 && a[ln] > T.a[ln])
return true;
else
return false;
}
else
return false;
}
bool BigNum::operator >(const int & t) const //大数和一个int类型的变量的大小比较
{
BigNum b(t);
return *this>b;
}
void BigNum::print() //输出大数
{
int i = 14 < len - 1? 14 : len - 1;
__int64 ans = 0,p = 1;
for (; i >= 0;--i)
printf("%d",a[i]);
printf("\n");
}
int main(void)
{
int i,n,t,cas = 0;
scanf("%d",&t);
while(t--){
scanf("%d",&n);
BigNum x(n),y;
BigNum a(17),b(6);
y = x ^ 8;
y = y + a * (x ^ 4);
y = y + b * (x ^ 2);
y = y / 24;
//x = (x^8 + a * x ^ 4 + b * x ^ 2) / 24;
printf("Case %d: ",++cas),y.print();
}
}