[第四章]枚举与模拟

简介: [第四章]枚举与模拟


连号区间数

算法原理

暴力

三重循环,第一重枚举左端点 i ,第二重枚举右端点 j ,第三重枚举区间 [ i , j ] 三重循环,第一重枚举左端点i,第二重枚举右端点j,第三重枚举区间[i, j]三重循环,第一重枚举左端点i,第二重枚举右端点j,第三重枚举区间[i,j]

有不是连续的数, b r e a k ; 否则 r e s + + 有不是连续的数,break;否则res ++有不是连续的数,break;否则res++


时间复杂度: O ( n 3 l o g n ) 时间复杂度:O(n^3logn)时间复杂度:O(n3logn)

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int N = 1e4 + 10;
int n;
int p[N], b[N];
int res;
int main() 
{
    cin >> n;
    for (int i = 1; i <= n; i ++) cin >> p[i];
    
    for (int i = 1; i <= n; i ++) // 左端点
        for (int j = i; j <= n; j ++) 
        { // 右端点
            memcpy(b, p, sizeof p);
            sort(b + i, b + j + 1);
            
            bool flag = true;
            for (int k = i; k < j; k ++)  // 区间[i, j]
                if (b[k + 1] - b[k] != 1) 
                {
                    flag = false;
                    break;
                }
            if (flag) res ++;
        }
        
    cout << res;    
        
    return 0;
}

100 分 ( 满分 ) 做法: 100分(满分)做法:100(满分)做法:

枚举

1 、两重循环,第一重枚举左端点 i ,第二重枚举右端点 j ,同时不断确定 [ i , j ] 的最大 , 最小值 1、两重循环,第一重枚举左端点i,第二重枚举右端点j,同时不断确定[i, j]的最大,最小值1、两重循环,第一重枚举左端点i,第二重枚举右端点j,同时不断确定[i,j]的最大,最小值

2 、如果 m a x 1 − m i n 1 = = j − i , r e s + + 2、如果max1 - min1 == j - i,res ++2、如果max1min1==jires++

( 由于所给的 n 个数是 1 到 n 的全排列,所以不会出现重复的数 ) (由于所给的n个数是1到n的全排列,所以不会出现重复的数)(由于所给的n个数是1n的全排列,所以不会出现重复的数)


时间复杂度: O ( n 2 ) 时间复杂度:O(n^2)时间复杂度:O(n2)

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int N = 1e4 + 10, INF = 1e8;
int n;
int p[N];
int res;
int main() {
    cin >> n;
    for (int i = 0; i < n; i ++) cin >> p[i];
    
    for (int i = 0; i < n; i ++) { // 左端点
        int max1 = -INF, min1 = INF;
        for (int j = i; j < n; j ++) { // 右端点
            max1 = max(max1, p[j]); 
            min1 = min(min1, p[j]);
            if (max1 - min1 == j - i) res ++;
        }
    }
    
    cout << res;
    
    return 0;
}

递增三元组

算法原理

题目分析

首先考虑暴力做法,三个数组嵌套枚举,O ( n 3 ) O(n^3)O(n3)的时间复杂度,n ≤ 1 0 5 n≤10^5n105一定会超时。

尝试通过枚举的次序进行优化本题,先枚举B数组,在A中寻找小于B[i]的数的个数cnt1,在C中寻找大于B[i]的数的个数cnt2,带有B[i]的合法选择数就是cnt1*cnt2。

用暴力查找时间总的时间复杂度为O ( n 2 ) O(n^2)O(n2),还是会超时。

二分

既然是查找,那么可以考虑进行二分查找,查找前先通过排序预处理三个数组,排序时间复杂度O ( n l o g 2 n ) O(nlog_2n)O(nlog2n),枚举B的所有元素+查找A,C中的元素时间复杂度也是O ( n l o g 2 n ) O(nlog_2n)O(nlog2n),总的时间复杂度降为O ( n l o g 2 n ) O(nlog_2n)O(nlog2n)

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 1e5+10;
int num[3][N];
int main() 
{
    int n;
    scanf("%d", &n);
    for(int i = 0; i < 3; ++i) 
        for(int j = 1; j <= n; ++j) 
            scanf("%d", &num[i][j]);
    for(int i = 0; i < 3; ++i)
        sort(num[i]+1, num[i]+n+1);
        
    LL ans = 0;
    //枚举B,寻找A满足的个数以及C满足的个数相乘
    for(int i = 1; i <= n; ++i) 
    {
        int key = num[1][i];
        //A中二分查找第一个小于key的数的下标
        int pos1 = lower_bound(num[0]+1, num[0]+n+1, key)-num[0]-1;
        //C中二分查找第一个大于key的数的下标
        int pos2 = upper_bound(num[2]+1, num[2]+n+1, key)-num[2];
        if(pos1 >= 1 && pos2 <= n) 
        {
            ans += (LL)pos1*(n-pos2+1);
        }
    }
    cout<<ans<<endl;
    return 0;
}

双指针

进一步对查找进行优化,对于排过序的数组A和B,寻找A中小于B[i]的元素的个数可以考虑双指针算法,因为每个指针最多移动n次,故查找的时间复杂度降到O(n),查找C与查找A同理,只是找第一个大于B的位置。

只需要将上述二分程序中的

//二分
for(int i = 1; i <= n; ++i) 
{
  int key = num[1][i];
  //A中二分查找第一个小于key的数的下标
  int pos1 = lower_bound(num[0]+1, num[0]+n+1, key)-num[0]-1;
  //C中二分查找第一个大于key的数的下标
  int pos2 = upper_bound(num[2]+1, num[2]+n+1, key)-num[2];
  if(pos1 >= 1 && pos2 <= n) 
  {
      ans += (LL)pos1*(n-pos2+1);
  }
}

更改为

//双指针
int a = 1, c = 1;
for(int i = 1; i <= n; ++i) 
{
    int key = num[1][i];
    while(a<=n && num[0][a] < key) a++;
    while(c<=n && num[2][c] <= key) c++;
    
    ans += (LL)(a-1)*(n-c+1);
}

完整的双指针程序为:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 1e5+10;
int num[3][N];
int main() 
{
    int n;
    scanf("%d", &n);
    for(int i = 0; i < 3; ++i) 
        for(int j = 1; j <= n; ++j) 
            scanf("%d", &num[i][j]);
    for(int i = 0; i < 3; ++i)
        sort(num[i]+1, num[i]+n+1);
        
    LL ans = 0;
    //枚举B,寻找A满足的个数以及C满足的个数相乘
    int a = 1, c = 1;
    for(int i = 1; i <= n; ++i) 
    {
        int key = num[1][i];
        while(a<=n && num[0][a] < key) a++;
        while(c<=n && num[2][c] <= key) c++;
        
        ans += (LL)(a-1)*(n-c+1);
        
    }
    cout<<ans<<endl;
    return 0;
}

前缀和

之前的双指针算法时间复杂度的瓶颈为:排序O ( n l o g 2 n ) O(nlog_2n)O(nlog2n)

考虑是否可以不排序在O(n)的时间内解决此问题呢?

既然要排序实现快速的查找A中小于B[i]的数的个数,可以将数组A中所有元素出现的次数存入一个哈希表中,因为数组中元素的范围只有n 5 n^5n5, 可以开一个大的数组cnta 作为哈希表。

在枚举B中元素时,我们需要快速查找找小于B[i]的所有元素的总数,只需要在枚举之前先将求出表中各数的前缀和即可。

查找C与查找A同理可得。

代码实现

//前缀和
#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 1e5+10;
int A[N], B[N], C[N];
int cnta[N], cntc[N], sa[N], sc[N];
int main()
 {
    int n;
    scanf("%d", &n);
    //获取数i在A中有cntc[i]个,并对cnt求前缀和sa
    for(int i = 1; i <= n; ++i) 
    {
        scanf("%d", &A[i]);
        cnta[++A[i]]++;
    }
    sa[0] = cnta[0];
    for(int i = 1; i < N; ++i) sa[i] = sa[i-1]+cnta[i];
    //B只读取即可
    for(int i = 1; i <= n; ++i) scanf("%d", &B[i]), B[i]++;
    //获取数i在C中有cntc[i]个,并对cnt求前缀和sc
    for(int i = 1; i <= n; ++i) 
    {
        scanf("%d", &C[i]);
        cntc[++C[i]]++;
    }
    sc[0] = cntc[0];
    for(int i = 1; i < N; ++i) sc[i] = sc[i-1]+cntc[i]; 
    //遍历B求解
    LL ans = 0;
    for(int i = 1; i <= n; ++i) 
    {
        int b = B[i];
        ans += (LL)sa[b-1] * (sc[N-1] - sc[b]);
    }
    cout<<ans<<endl;
    return 0;
}

特别数的和

算法原理

常用小技巧:关于取出x的每位数字 和 将字符数字转为数字

1.取出x的每位数字

int t = x % 10;
x /= 10;

2.将字符数字转为数字

int x = 0;
for (int i = 0; i < str.size(); i ++ )
    x = x * 10 + str[i] - '0';

代码实现:

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
int main()
{
    int n;
    cin >> n;
    int res = 0;
    
    for (int i = 1; i <= n; i ++ )
    {
        int x = i;
        while(x)
        {
            int t = x % 10;  // 取出x的个位数
            x /= 10;         // 取它的上一位
            if (t == 0 || t == 2 || t == 1 || t == 9)
            {
                res += i;
                break;
            }
        }
    }
    
    cout << res << endl;
    return 0;
}

错误票据

某涉密单位下发了某种票据,并要在年终全部收回。

每张票据有唯一的ID号。

全年所有票据的ID号是连续的,但ID的开始数码是随机选定的。

因为工作人员疏忽,在录入ID号的时候发生了一处错误,造成了某个ID断号,另外一个ID重号。

你的任务是通过编程,找出断号的ID和重号的ID。

假设断号不可能发生在最大和最小号。

输入格式

第一行包含整数 N,表示后面共有 N 行数据。

接下来 N 行,每行包含空格分开的若干个(不大于100个)正整数(不大于100000),每个整数代表一个ID号。

输出格式

要求程序输出1行,含两个整数 m,n,用空格分隔。

其中,m表示断号ID, n 表示重号ID。

数据范围

1≤N≤100

样例

blablabla

思路

找出最大和最小的数,同时再用一个数组记录每个数字的个数,最后遍历一遍即可

代码实现

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int M=100010;
int cnt[M];
int main()
{
    int line,Min=100001,Max=0,a;
    int n,m; //m表示断号ID,n表示重号ID
    cin>>line;
    while(line--)
    {
        while(cin>>a)
        {
            cnt[a]++;
            Max=max(Max,a);
            Min=min(Min,a);
        }
    }
    for(int j=Min;j<=Max;j++)
    {
        if(cnt[j]==0) m=j;
        else if(cnt[j]==2) n=j;
    }
    cout<<m<<" "<<n<<endl;
    return 0;
}

回文日期

算法原理

(枚举,模拟) O ( 1 0 4 ) O(10^4)O(104)

由于只有八位数,而且回文串左右对称,因此可以只枚举左半边,这样只需枚举 0 ∼ 9999 0 \sim 999909999 总共一万个数,然后判断:

  • 整个八位数构成的日期是否合法;
  • 是否在范围内

时间复杂度

一共枚举 1 0 4 10^4104 个数,判断每个数是否合法的计算量是常数级别的,因此总计算量是 O ( 1 0 4 ) O(10^4)O(104)

代码实现

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
int months[13] = {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
bool check(int date)
{
    int year = date / 10000;
    int month = date % 10000 / 100;
    int day = date % 100;
    
    if (!month || month >= 13 || !day) return false;
    
    if (month != 2 && day > months[month]) return false;
    if (month == 2)
    {
        bool leap = year % 4 == 0 && year % 100 || year % 400 == 0;
        if (day > 28 + leap) return false;
    }
    
    return true;
}
int main()
{
    int date1, date2;
    cin >> date1 >> date2;
    
    int res = 0;
    for (int i = 0; i < 10000; i ++ )
    {
        int x = i, r = i;
        for (int j = 0; j < 4; j ++ ) r = r * 10 + x % 10, x /= 10;
        
        if (r >= date1 && r <= date2 && check(r)) res ++ ;
    }
    
    printf("%d\n", res);
    return 0;
}

日期问题

算法原理

题目思路

首先我们要知道判断闰年的方法:

如果是 4 44 的倍数,该年份一般是闰年;如果不是 4 44 的倍数,该年份一般是平年。

公历年份是整百数的必须是 400 400400 的倍数才是闰年,反之则是平年。

用 C + + 实现就是: 用C++实现就是:C++实现就是:

int year = 1234; //定义变量年
if (year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0) return true; //闰年判断
else return false;

暴搜方法就可以解决。

首先输入a , b , c a,b,cabc,然后与年月日,月日年,日月年相比较就可以。

代码实现

# include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int M[13] = {0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
bool check(int Year, int Month , int Day)
{
    if (Month < 1 || Month >= 13) return false;
    if (Day == 0) return false;
    if (Month != 2) 
    {
        if (Day > M[Month]) return false;
    }
    else
    {
        int leap = Year % 100 && Year % 4 == 0 || Year % 400 == 0;
        if (Day > 28+ leap) return false;
    }
    return true;
}
int main()
{
    int a, b, c;
    scanf ("%d/%d/%d",&a,&b,&c);
    for(int i = 19600101; i <= 20591231; i ++)
    {
        int year = i / 10000;
        int month = i%10000 / 100;
        int day = i % 100;
        if(check(year, month, day) == true)
        {
            if(( a== year%100) && (month == b) && (day == c) ||
                 (a==month)   && (b==day)&& (c==year%100) ||
                  (a==day)   && (b==month) && (c==year%100)){
                   printf("%d-%02d-%02d\n",year,month,day);
               }
        }
    }
    return 0;
}

航班时间

算法原理

去乘起飞时间+航行时间+时差=去乘降落时间 (公式一)

回程起飞时间+航行时间-时差=回程降落时间 (公式二)

求:航行时间

已知:去乘起飞时间,回程起飞时间,去乘降落时间,回程降落时间

根据公式一+公式二:

去乘起飞时间+回程起飞时间+2*航行时间=去乘降落时间+回程降落时间

航行时间=(去乘降落时间-去乘起飞时间+回程降落时间-回程起飞时间)/2

这是求飞机飞行时间的推导,而本题,对于读入数据的处理也同样重要!!

这里的输入很恶心人,所以这里为了处理更加方便,将所有的时间都转化为当天零点到该时间的秒数,这样就很方便的可以进行计算了

在输出答案的时候,还需要将 秒数再转化为时间数:这个处理与 上一题类似。

//秒数:24*3600
int hours = time / 3600;
int minutes = time % 3600 / 60;
int seconds = time % 60;

在处理输入的时候,还是有很多地方需要注意的!

代码:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
//得到该时间到该天零点的秒数
int get_second(int h,int m,int s)
{
    return h*3600+m*60+s;
}
//读入数据
int get_time()
{
    string line;
    //读入第一行数据
    getline(cin,line);
    
    if(line.back()!=')')
    {
        //如果最后超过一天
        line+="(+0)";
    }
    
    //分别表示小时 分钟 秒数 和跨越的天数
    int h1,m1,s1,h2,m2,s2,d;
    //sscanf:从字符串读取格式化输入
    sscanf(line.c_str(),"%d:%d:%d %d:%d:%d (+%d)",&h1,&m1,&s1,&h2,&m2,&s2,&d);
    
    //得到秒数
    return get_second(h2,m2,s2)-get_second(h1,m1,s1)+d*24*3600;
    
}
int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);
    string line;
    getline(cin,line);  //先读掉输入n 后面的那个回车
    while(n--)
    {
        int time=(get_time()+get_time())/2;
        int hour=time/3600; //获取前面小时数
        int minte=time%3600/60; //先获得后面的分钟和秒数,再从中获得分钟数
        int second=time%60; //获得后面的秒数
        
        printf("%02d:%02d:%02d\n",hour,minte,second);
    }
    return 0;
}
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