CCF CSP认证 历年题目自练Day29

题目一

试题编号： 202112-1
试题名称： 序列查询
时间限制： 300ms
内存限制： 512.0MB

样例1输入
3 10
2 5 8

样例1输出
15

样例2输入
9 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9

样例2输出
45

题目分析（个人理解）

1. 还是先看输入，第一行输入n表示第二行有n个数，N表示有多大的范围，N表示序列i 范围[0,n)，关键在于找到第二行内容输入的和f(i)之间的关系。i相当于位序，N确定了位序到哪结束，第二行表示在哪个位序开始赋值（值从1开始），第二行第二个以及之后的数值表示在此位序在前1位序值的基础上加一。
2. 突然之间发现了一个巧妙的算法，其实题目中的提示也给出了，用乘法代替相同的数相加，比如以第一个样例为例子，我现在题目给的A列表中追加写入N，也就是A=[0,2,5,8,10]
3. 那我最后输出的和就是从0遍历到n + 1
   s += i * (A[i+1] - A[i])，
   运算过程：13+23+3*2=15
4. 最后输出s即可。
5. 上代码！！！

n_N =list(map(int,input().split()))
#等价于 n_N = [int(num) for num in input().split()]
A = [0] + [int(a) for a in input().split()] + [n_N[1]]
S = 0
for i in range(n_N[0] + 1):
    S += i * (A[i+1] - A[i])
print(S)

题目二

试题编号： 202112-2
试题名称： 序列查询新解
时间限制： 1.0s
内存限制： 512.0MB

样例1输入
3 10
2 5 8

样例1输出
5

样例2输入
9 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Data
样例2输出
0
Data
样例3输入
2 10
1 3
Data
样例3输出
6

题目分析（个人理解）

1. 我们可以看到测试的规模，如果利用暴力法，我们只能过70%样例，最后获得70%的分，所以不能直接用暴力的方法。暴力求解思路：先创建两个列表分别表示f(i)和g(i)最后依次遍历求作差之后的绝对值即可。
2. 暴力求解的代码：理论上应该是le9+5但是会超时，显示0分。（le是科学计数法表示方法）

n, N = map(int, input().split())
ori_li = list(map(int, input().split()))

f = [0 for _ in range(int(1e7 + 5))]
dif = [0 for _ in range(int(1e7 + 5))]
for i in ori_li:
    dif[i] = dif[i] + 1

sum_f = 0
index = 1
fx = 0
r = (N // (n + 1))
for i in range(1, N):
    f[i] = f[i - 1] + dif[i]
    sum_f += abs(f[i] - (i // r))

print(sum_f)

3. 考虑用N太浪费时间，发现如果用n进行循环，时间就不会超出限制，又能够发现A[i-1]~A[i]内f的值都是一样的，所有的g的值其实就是i/r的整数部分，因此一开始想到把全部的f的值加起来，g的值加起来作差就行，但最后发现不对，因为中间有些做完差后需要取绝对值。

4. 可以采用离散化加二分法，（学过概率论的同学指定知道离散型和连续型数据） 就考虑在已经分好的 A[i-1]~A[i]区间内再去找哪一部分大于g（这里由前面推论可知g的值和i有关，因此分别求出左右两端的区间端点g值判断划分即可）,然后再以r为区间长度进行循环求解。

5. 如何用二分查找算法：

6. bisect模块是Python标准库中的一个模块，提供了对有序列表的插入和搜索操作的支持。它基于二分查找算法，可以高效地在有序列表中查找或插入元素。
   bisect模块中包含了以下主要函数和方法：
   bisect(list, value, lo=0, hi=len(list), key=None)：在有序列表中查找将值插入的位置，并返回该位置的索引，它是 bisect_right 的别名。
   bisect_left(list, value, lo=0, hi=len(list), key=None)：在有序列表中查找将值插入的位置，并返回左侧的索引（相同值的最左边位置）。
   bisect_right(list, value, lo=0, hi=len(list), key=None)：在有序列表中查找将值插入的位置，并返回右侧的索引（相同值的最右边位置）。
   insort(list, value, lo=0, hi=len(list), key=None)：将值插入有序列表中的适当位置，它是 insort_right 的别名。
   insort_left(list, value, lo=0, hi=len(list), key=None)：将值插入有序列表中的最左侧位置。
   insort_right(list, value, lo=0, hi=len(list), key=None)：将值插入有序列表中的最右侧位置。
   这些函数和方法可用于处理各种有序列表的操作，如插入元素、查找元素的位置、维持列表的有序性等。

7. bisect
   函数定义：bisect(list, value, lo=0, hi=len(list))
   参数：
   list: 有序列表。
   value: 要插入的值。
   lo (可选): 搜索的起始位置，默认为0。
   hi (可选): 搜索的结束位置，默认为列表长度。
   作用：在有序列表中查找将值插入的位置，并返回该位置的索引。

8. bisect_left
   函数定义：bisect_left(list, value, lo=0, hi=len(list))
   参数：与 bisect()函数相同。
   作用：在有序列表中查找将值插入的位置，并返回左侧的索引（相同值的最左边位置）。
   用法示例：
   import bisect
   numbers = [1, 3, 5, 5, 7, 9]#查找将值 5 插入 numbers 的最左侧索引位置
   index = bisect.bisect_left(numbers, 5)
   print(index) # 输出: 2
   在这个例子中，列表 numbers中有两个值为5的元素。通过使用 bisect_left()函数，我们可以找到将值5插入到列表中的最左侧索引位置，即索引2。

9. 其实这个解题思路还可以联想成一个频率分布直方图（实际频率分布直方图就是把连续型转化成离散型）。

10. 上代码！！！

# 输入的数据
n,N = map(int,input().split())
A = [0]
A.extend(list(map(int,input().split())))
A.append(N)
r = N // (n+1)
B = []
for i in range(N//r + 2):
    if i*r >= N: break 
    B.append(i*r)
B.append(N)
s = list(set(A+B))
s.sort()
L = len(s)
# 离散化
tree = [0]*(L-1)
from bisect import bisect_left as bl
for i in range(len(A) - 1):
    a,b = bl(s,A[i]),bl(s,A[i+1])
    for j in range(a,b):
        tree[j] += i

for i in range(len(B) - 1):
    a,b = bl(s,B[i]),bl(s,B[i+1])
    for j in range(a,b):
        tree[j] -= i
# tree求两边的差值的划分
ans = 0
for i in range(L-1):
    # tree[i]代表的是差值，s[i+1] - s[i]代表的是区间的长度
    ans += abs(tree[i]*(s[i+1]-s[i]))
print(ans)

11. 第二种方法：
12. 刚开始我只注意到在f(x)区间上分段，计算给定i(索引)下前g(x)的和，然后f(x)段和减去下面g(x)的和就可以了；事实上是我想太少了。因为在同样f(x)段下依然不能简单的减去g(x)的分段和；比如
    f(x) 1 1 1
    g(x) 0 1 2
    |g(x)-f(x)| 1 0 1
    如果按之前的思路，则计算结果为0，但实际结果为2；
    这里里面涉及到的就是如果在同一段f(x)下，如果g(x)都小于f(x)或都大于f(x)的话可以直接相减，但如果有“转折点”的话就要再分情况计算了。
13. 我们可以发现g(i)其实可以看作是r(N//(n+1))个首项为0，公差为1的等差数列；等差数列求和公式Sn=n*a1+n(n-1)d/2或Sn=n(a1+an)/2，（r个完整的等差数列求和再加最后几个不完整的）。
14. 判断是不是转折点：这里要判断要么区间内值全小于等于f(i)，要么区间内值全大于等于f(i)，这里f(i)实际就是i-1；这里等于放不放没影响，递增函数，同时满足这两个条件，有点像做高中数学函数恒成立问题。
15. 如果没有转折点，直接f(x)区间和减g(x)区间和；如果有转折点，找出转折点，从转折点处分段求。
16. 上代码！！！

n, N = tuple(map(int, input().split()))
# 有用的点
A = [0] + [int(x) for x in input().split()]


# 计算gi数列下标到x的和
def h(x):
    if x <= 0:
        return 0
    global r
    x = x + 1
    n = x // r
    m = x % r
    return int(n * (r * (n - 1) / 2 + m))


# 对下标为left到right的abs(fi-gi)求和，包括left和right两点
def cal(fi, left, right):
    return abs(h(right) - h(left - 1) - fi * (right - left + 1))


# 判断是否有转折点，并返回error增加量
def ischange(fi, left, right):
    # 没有转折点
    if left // r >= fi or right // r <= fi:
        return cal(fi, left, right);
    # 出现转折点
    else:
        # 算出第一个转折点
        splitindex = left + r * (fi - (left + 1) // r) + r - (left + 1) % r
        return cal(fi, left, splitindex) + ischange(fi, splitindex + 1, right)


r = N // (n + 1)
error = 0

# 根据fi的数值来分组，开始遍历
for fi in range(n + 1):
    left = A[fi]
    if fi < n:
        right = A[fi + 1] - 1
    else:
        right = N - 1
    error += ischange(fi, left, right)

print(error)

总结

人生总有一段寂寞，孤独，淋着雨的路要自己走下去，如果你感到困难重重，那么说明你在爬上坡，你在进步；坚持下去，等你攀过高峰，淋过风雨，到达顶峰时就会知道坚持的意义了。				——————————shangzhaoyun 2023.10.12