牛客寒假算法集训营第六场补题题解

网址:https://ac.nowcoder.com/acm/contest/9986

G机器人

知识点:状压dp+__int128
__int128精度比unsigned longlong 大,但是对于cin,cout,printf,scanf都不支持,输入输出模板如下:

inline __int128 read(){
     //输入模板 
    __int128 x=0,f=1;
    char ch=getchar();
    while(ch<'0'||ch>'9'){
     
        if(ch=='-') f=-1;
        ch=getchar();
    }
    while(ch>='0'&&ch<='9'){
     
        x=x*10+ch-'0';
        ch=getchar();
    }
    return x*f;
}
inline void print(__int128 x){
     //输出模板 
    if(x<0){
     
        putchar('-');
        x=-x;
    }
    if(x>9) print(x/10);
    putchar(x%10+'0');
}

代码:

#include
#include 
#include
#include 
using namespace std;
const int maxn=5e3+7;
const int base=131;
typedef long long ll;
#define pi acos(-1)
#define INF 0x3f3f3f3f
#define mod 998244353
const int inf=1<<30;
__int128 dp[1<<22]; 
int a[25],b[25];

inline void print(__int128 x){
     //输出模板 
    if(x<0){
     
        putchar('-');
        x=-x;
    }
    if(x>9) print(x/10);
    putchar(x%10+'0');
}

int main()
{
     
    int n, m;
    cin >> n >> m;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
     
        cin >> a[i] >> b[i];
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) dp[1 << i] = a[i] * m + b[i];
    for (int i = 0; i < (1 << n); i++) {
     //枚举开始的机器人的使用状态
        for (int k = 0; k < n; k++) {
     
            if (!((i >> k) & 1)) {
     //第k位的机器人未被使用
                dp[i | (1 << k)] = max(dp[i | (1 << k)], dp[i] * a[k] + b[k]);
            }
        }
    }
    print(dp[(1 << n) - 1]);
    return 0;
}

E网格

知识点:动态规划
题解:dp,另外阅读理解?,题目看了半天没看懂。
选择两个,左右和上下各选择一次,可以进行两次dp。
牛客寒假算法集训营第六场补题题解_第1张图片
上下时同理

代码:

#include
#include
#include 
using namespace std;
const int maxn=1005;
const int base=131;
typedef long long ll;
#define pi acos(-1)
#define INF 0x3f3f3f3f
#define mod 998244353
const int inf=1<<30;
ll a[maxn][maxn];
ll dp[maxn][maxn][2];
ll dp2[maxn][maxn][2];

ll popcnt(ll x)
{
     
    ll cnt = x;//x+popcnt(x)
    while(x) {
     
        if(x & 1)
            cnt++;
        x >>= 1;
    }
    return cnt;
}

int main()
{
     
    int n,m;
    cin>>n>>m;
    for(int i = 1; i <= n ;i++)
        for(int j = 1; j <= m; j++)
            cin>>a[i][j];
    ll ans = 0;
    for(int i = 1; i <= n; i++){
     
        for(int j = 2; j <= m ;j++ ){
     
            dp[i][j][0] = max(dp[i][j-1][0],dp[i][j-1][1] + popcnt(a[i][j] ^ a[i][j-1]));
            dp[i][j][1] = max(dp[i][j-1][1],dp[i][j-1][0]);
        }
        ans += max(dp[i][m][0],dp[i][m][1]);
    }
    for(int j = 1; j <= m; j++){
     
        for(int i = 2; i <= n ;i++ ){
     
            dp2[i][j][0] = max(dp2[i-1][j][0],dp2[i-1][j][1] + popcnt(a[i-1][j] ^ a[i][j]));
            dp2[i][j][1] = max(dp2[i-1][j][1],dp2[i-1][j][0]);
        }
        ans += max(dp2[n][j][0],dp2[n][j][1]);
    }
    cout << ans << endl;
    return 0;
}

F组合数

知识点:二项式定理,逆元,数学,虚数快速幂
题解:奇数项/偶数项多项式系数的和2^(n-1) ,要得到题目的式子需要构造式子然后抵消,这个题目中需要引入虚数,就是一个涉及到虚数的快速幂。
最终得到的式子是一份分数,分母为4,题目中又要求了取余,取模运算对于分数不成立,所以需要用到逆元,求4对mod的逆元。
逆元的两种方法;

1、费马小定理(有限制)
p为素数时,a关于mod p的逆元为a^(p-2)mod p。用快速幂模。
但是实际上在acm中题目给的p基本都是质数,所以这是最好用的啦
代码:

#include
#include
#include 
using namespace std;
const int maxn=1005;
const int base=131;
typedef long long ll;
#define pi acos(-1)
#define INF 0x3f3f3f3f
#define mod 998244353
const int inf=1<<30;

struct Complex{
     
    ll a,b;
    Complex(ll _a,ll _b){
     
        a = _a,b = _b;
    }
};//复数

Complex mul (Complex A,Complex B){
     
    ll a = ((A.a * B.a - A.b * B.b) % mod + mod) % mod;
    ll b = ((A.a * B.b + A.b * B.a) % mod + mod) % mod;
    return Complex(a,b);
}//复数乘法

Complex add (Complex A,Complex B){
     
    ll a = ((A.a + B.a ) % mod + mod) % mod;
    ll b = ((A.b + B.b ) % mod + mod) % mod;
    return Complex(a,b);
}//复数加法

Complex ksm(Complex A,ll pow){
     
    Complex ans (1,0);
    while(pow){
     
        if(pow & 1) ans = mul(ans,A);
        A = mul(A,A);
        pow >>= 1 ;
    }
    return ans;
}//复数快速幂

int main()
{
     
    ll n;
    cin >> n;
    Complex ans = add(ksm(Complex(2,0) , n) , ksm(Complex(1,1) , n));
    ans = add(ans , ksm(Complex(1,-1),n));
    ans = mul(ans,ksm(Complex(4,0),mod-2));//逆元
    cout<<ans.a<<endl;
    return 0;
}

2、扩展欧几里得(普遍使用的求逆元方法)

#include
#include
#include 
using namespace std;
const int maxn=1005;
const int base=131;
typedef long long ll;
#define pi acos(-1)
#define INF 0x3f3f3f3f
#define mod 998244353
const int inf=1<<30;

struct Complex{
     
    ll a,b;
    Complex(ll _a,ll _b){
     
        a = _a,b = _b;
    }
};//复数

Complex mul (Complex A,Complex B){
     
    ll a = ((A.a * B.a - A.b * B.b) % mod + mod) % mod;
    ll b = ((A.a * B.b + A.b * B.a) % mod + mod) % mod;
    return Complex(a,b);
}//复数乘法

Complex add (Complex A,Complex B){
     
    ll a = ((A.a + B.a ) % mod + mod) % mod;
    ll b = ((A.b + B.b ) % mod + mod) % mod;
    return Complex(a,b);
}//复数加法

Complex ksm(Complex A,ll pow){
     
    Complex ans (1,0);
    while(pow){
     
        if(pow & 1) ans = mul(ans,A);
        A = mul(A,A);
        pow >>= 1 ;
    }
    return ans;
}//复数快速幂

ll ext_gcd(ll a, ll b, ll &x, ll &y)
{
     ///扩展欧几里得求逆元,普遍的求法
    if(b == 0)
    {
     
        x = 1;
        y = 0;
        return a;
    }
    ll r = ext_gcd(b, a%b, x, y);
    ll temp = x;      //扩展欧几里得的推导
    x = y;
    y = temp - a/b*y;
    return r;
}
int main()
{
     
    ll n;
    cin >> n;
    Complex ans = add(ksm(Complex(2,0) , n) , ksm(Complex(1,1) , n));
    ans = add(ans , ksm(Complex(1,-1),n));
    //ans = mul(ans,ksm(Complex(4,0),mod-2));//逆元
    ll x,y;
    ext_gcd(4,mod,x,y);
    if(x < 0) x += mod;
    cout<<ans.a * x %mod<<endl;
    return 0;
}

B系数

知识点:数学,lucas定理
题解:
虽然但是,我并没有学过lucas定理,那么先从lucas定理开始。
Lucas定理是用来求 C(n,m) mod p,p为素数的值。(p最大1e5左右)
排列组合有一个关系: C n m = C n − 1 m + C n − 1 m − 1 C_n^m = C_{n - 1}^m + C_{n - 1}^{ m - 1} Cnm=Cn1m+Cn1m1
就是可以递推,但是当n,m很大时就不行了。

n,m,p都很大时,Lucas定理用来解决大组合数求模。

牛客寒假算法集训营第六场补题题解_第2张图片
上图是个啥东西反正我是看不懂的,在acm中运用主要就是: C n m % p = C n / p m / p ∗ C n % p m % p % p C_n^m \% p = C_{n / p}^{ m / p} * C_{n\%p} ^{m\%p} \% p Cnm%p=Cn/pm/pCn%pm%p%p
对于C(n / p, m / p),如果n / p 还是很大,可以递归下去,一直到世界的尽头,也就是,一个递归。
代码也是非常简单:

ll lucas(ll n,ll m){
     
    if(m==0)
        return 1;
    return (C(n%p,m%p)*lucas(n/p,m/p))%p;
}

这个题目由于系数要模三,所以在式子中增减3的倍数对答案没有影响, x 2 + x + 1 − 3 x x^2+x+1-3x x2+x+13x,变成 ( x − 1 ) 2 (x-1)^2 (x1)2 ,多项式变为 ( x − 1 ) 2 n (x-1)^{2n} (x1)2n,k项系数为 C n k x 2 n − k ( − 1 ) k C_n^k x^{2n-k}(-1)^k Cnkx2nk(1)k

代码:

#include
#include
#include 
using namespace std;
const int maxn=100005;
const int base=131;
typedef long long ll;
#define pi acos(-1)
#define INF 0x3f3f3f3f
#define mod 3
const int inf=1<<30;
int a[105],b[105],c[105];
int dp[105][105][10005];

ll ksm(ll a,ll b ,ll m){
     
    ll ans = 1;
    while(b)
    {
     
        if(b & 1) ans = a * ans % m;
        b >>= 1;
        a = a * a % m;
    }
    return ans;
}
ll C(ll n,ll m) {
     
    if(m < 0 || n < m)
        return 0;
    ll fz = 1,fm = 1; 
    for(ll i = 1; i <= m; i++){
     
        fz = fz * (n + i - m) % mod;
        fm = fm * i % mod;
    }
    return fz * ksm(fm, mod - 2,mod) % mod;
}

ll lucas(ll n,ll m){
     
    if(m == 0)
        return 1;
    return (C(n % mod,m % mod) * lucas(n / mod,m / mod) )% mod;
}
int main()
{
     
    int t;
    cin>>t;
    ll n,k;
    while(t--){
     
        cin>>n>>k;
        ll ans = 1;
        ans = (ksm(-1,2 * n - k,mod)*lucas(2 * n,k) + mod) %mod;
        cout<<ans<<endl;
    }
    return 0;
}

H动态最小生成树

知识点:最小生成树,并查集,线段树,归并

暴力解法:
这个题数据不够ok,可以暴力卡过。直接kruskal,查询的时候重新存一下每次查询的范围的边,然后跑最小生成树。写的时候被一个等号卡了一小时+,太惨了。
代码:

#include
#include
#include 
using namespace std;
const int maxn=30005;
const int base=131;
typedef long long ll;
#define pi acos(-1)
#define INF 0x3f3f3f3f
#define mod 998244353
const int inf=1<<30;
int pre[maxn];
int deep[maxn];
int n;
struct edge
{
     
    int u,v,w;
}ed[maxn],ee[maxn];

bool cmp(edge a,edge b)
{
     
    return a.w < b.w;
}

void init(int n)
{
     
    for(int i = 1;i <= n; i++){
     
        pre[i] = i;
        deep[i] = 1;
    }
}

int find(int x)
{
     
    if(pre[x] == x)
        return pre[x];
    return pre[x] = find(pre[x]);
}

void merge(int x,int y)
{
     
    int fx = find(x),fy = find(y);
    if(deep[fx] == deep[fy] ){
     
        deep[fy]++;   
        pre[fx] = fy;
    }
    else{
     
        if(deep[fx] < deep[fy])
            pre[fx] = fy;
        else 
            pre[fy] = fx;
    }
}

ll krusal(int l,int r)
{
     
    ll ans = 0;
    int cnt = 0;
    sort(ee,ee+r-l+1,cmp);
    for(int i = 0; i < r-l+1; i++){
     
        if(find(ee[i].u) != find(ee[i].v)){
     
            merge(ee[i].u,ee[i].v);
            ans += ee[i].w;
            cnt++;
        }
    }
    if(cnt == n-1)
        return ans ;
    else
        return -1;
}

int main()
{
     
    int m,q;
    cin>>n>>m>>q;
    for(int i = 1;i <= m;i++)
        cin>>ed[i].u>>ed[i].v>>ed[i].w;
    while(q--){
     
        init(m);
        int opt,x,y,z,t,l,r;
        cin>>opt;
        if(opt == 1){
     
            cin>>x>>y>>z>>t;
            ed[x].u = y;
            ed[x].v = z;
            ed[x].w = t;
        }
        else{
     
            cin>>l>>r;
            for(int i = l;i <= r; i++)
                ee[i-l] = ed[i];
            ll ans = krusal(l,r);
            if(ans == -1)
                cout<<"Impossible"<<endl;
            else
                cout<<ans<<endl;
        }
    }
    return 0;
}

然后是正解

由于查询是在一个连续的范围内查询,可以联想到需要一个线段树优化。
用线段树维护点l到点m的最小生成树构成的边,线段树每次从子树中,找最小的加入,用并查集判断是否成环,如果成环就放弃加入,相当于每次合并为父节点都是在用kruskal。
建树完成后,就可以快速完成单点更新,同样更新后pushup更新对于区间新的最小生成树权值。
查询的时候类似于归并,将范围内线段树维护的最小生成树的边归并为一个ans数组,由于有n个点,最小生成树一定需要n-1条边,不符合输出impossible,符合输出答案。

#include
#include
#include 
using namespace std;
const int maxn=30005;
const int base=131;
typedef long long ll;
#define pi acos(-1)
#define INF 0x3f3f3f3f
#define mod 998244353
const int inf=1<<30;
int pre[maxn];
int tree[4 * maxn][420];
int ans[300];
int tmp[300];
int n;
struct edge
{
     
    int u,v,w;
}ed[maxn],ee[maxn];

bool cmp(edge a,edge b)
{
     
    return a.w < b.w;
}

int find(int x)
{
     
    if(pre[x] == x)
        return pre[x];
    return pre[x] = find(pre[x]);
}

void merge(int x,int y)
{
     
    int fx = find(x),fy = find(y);
    pre[fx] = fy;
}

void pushup(int x,int l,int r){
     
    for(int i = 1;i <= n; i++){
     
        pre[i] = i;
        tree[x][i] = 0;
    }
    int p = 1,q = 1;
    for(int i = 0 ; i < n ;){
     
        int e1 = tree[l][p];
        int e2 = tree[r][q];
        if(e1 == 0 && e2 == 0)
            break;
        if(e2 == 0 || (ed[e1].w <= ed[e2].w && (e1 != 0))){
     
            int uu = ed[e1].u;
            int vv = ed[e1].v;
            if(find(uu) != find(vv)){
     
                merge(uu,vv);
                i++;
                tree[x][i] = e1;
            }
            p++;
        }
        else{
     
            int uu = ed[e2].u;
            int vv = ed[e2].v;
            if(find(uu) != find(vv)){
     
                merge(uu,vv);
                i++;
                tree[x][i] = e2;
            }
            q++;
        }
    }
}
void hebin(int l)
{
     
    for(int i = 1;i <= n; i++){
     
        pre[i] = i;
        tmp[i] = 0;
    }
    int p = 1,q = 1;
    for(int i = 0 ; i < n ;){
     
        int e1 = tree[l][p];
        int e2 = ans[q];
        if(e1 == 0 && e2 == 0)
            break;
        if(e2 == 0 || (ed[e1].w < ed[e2].w &&e1 != 0)){
     
            int uu = ed[e1].u;
            int vv = ed[e1].v;
            if(find(uu) != find(vv)){
     
                merge(uu,vv);
                i++;
                tmp[i] = e1;
            }
            p++;
        }
        else{
     
            int uu = ed[e2].u;
            int vv = ed[e2].v;
            if(find(uu) != find(vv)){
     
                merge(uu,vv);
                i++;
                tmp[i] = e2;
            }
            q++;
        }
    }
    for(int i = 1;i <= n; i++ )
        ans[i] = tmp[i];
}

void build(int p, int l, int r)
{
     
    if(l == r){
     
        tree[p][1] = l;
        return ;
    }
    int m = (l + r) / 2;
    build(p*2, l, m);
    build(p*2+1, m+1, r);
    pushup(p,p*2,p*2+1);
}

void change(int p,int l,int r,int pos)
{
     
    if(l == r){
     
        return ;
    }
    int m = (l + r) / 2;
    if(pos <= m)
        change(p*2, l, m, pos);
    else
        change(p*2+1, m+1, r ,pos);
    pushup(p, p*2, p*2+1);
        
}
void qurry(int p,int l,int r,int x,int y)
{
     
    if(x <= l && y >= r){
     
        hebin(p);
        return;
    }
    int m = (l + r) / 2;
    if(x <= m)
        qurry(p*2, l, m ,x ,y);
    if(y > m)
        qurry(p*2+1, m+1, r, x ,y);
}

int main()
{
     
    int m,q;
    cin>>n>>m>>q;
    for(int i = 1;i <= m;i++)
        cin>>ed[i].u>>ed[i].v>>ed[i].w;
    build(1,1,m);
    while(q--){
     
        int opt,x,y,z,t,l,r;
        cin>>opt;
        if(opt == 1){
     
            cin>>x>>y>>z>>t;
            ed[x].u = y;
            ed[x].v = z;
            ed[x].w = t;
            change(1,1,m,x);
        }
        else{
     
            cin>>l>>r;
            memset(ans,0,sizeof(ans));
            qurry(1,1,m,l,r);
            ll sum = 0;
            if(ans[n-1] == 0)
                cout<<"Impossible"<<endl;
            else
            {
     
                for(int i =  1;i <= n-1 ;i++)
                    sum += ed[ans[i]].w;
                cout<<sum<<endl;
            }
        }
    }
    return 0;
}

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