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程序员进阶之算法练习(五十一)

程序员进阶之算法练习(五十一)

作者: 落影loyinglin | 来源:发表于2021-04-12 21:37 被阅读0次

    正文

    题目1

    题目链接
    题目大意:
    给出一个图形,下面是n=1、2、3、4的时候:

    现在需要把上面的图形染色,由若干个菱形组成;
    问,有多少种染色方法?

    输入:
    第一行,整数𝑡表示有t个样例数量 (1≤𝑡≤1000)
    接下来每个样例一行,整数𝑛 (1≤𝑛≤10^9).

    输出:
    每个样例一行,染色的方法数量。

    Examples
    input
    2
    2
    1
    output
    2
    1
    样例解释:
    对于样例1,当n=2的时候一共有2种染色方法:


    对于样例2,当n=1的时候,只有1种染色方法:

    题目解析:
    找规律的问题,先从n=1开始考虑,只有一种方案;
    n=2的时候,我们可以采用染色方案1,将第一个竖着的菱形染色;也可以先上下斜着放,将第二个竖着的菱形染色;
    同理n=3时,有将第1、2、3个菱形染色的方案;
    总结规律, ans=n;

    代码实现:

    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        // insert code here...
        
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            int n;
            cin >> n;
            cout << n << endl;
        }   
        
        return 0;
    }
    
    

    题目2

    题目链接
    题目大意:
    有n个砝码,每个砝码的重量是一样的;
    由于砝码的重量标识已经模糊,只能大概知道的重量区间是在 [a-b, a+b]这个区间内;
    现在想知道,这n个砝码的重量,能否在区间[c-d, c+d]内;
    如果可以,则输出YES;如果不可以,则输出NO;

    输入:
    第一行,整数𝑡表示有t个样例数量 (1≤𝑡≤1000)
    接下来每个样例一行,5个整数 n,𝑎,𝑏,𝑐,𝑑 (1≤𝑛≤1000, 0≤𝑏<𝑎≤1000, 0≤𝑑<𝑐≤1000)

    输出:
    每个样例一行,如果可以,则输出YES;如果不可以,则输出NO;

    Examples
    input
    5
    7 20 3 101 18
    11 11 10 234 2
    8 9 7 250 122
    19 41 21 321 10
    3 10 8 6 1

    output
    Yes
    No
    Yes
    No
    Yes

    题目解析:
    因为a和b比较小,枚举下a和b的区间,可以解决问题;

    但是假如,a和b很大呢?(0≤𝑏<𝑎≤10^9, 0≤𝑑<𝑐≤10^9)
    我们用[l, r]来表示[c-d, c+d]的区间;
    我们用[gapL, gapR] 来表示[(a-b)n, (a+b)n]的区间;
    只要这俩个区间有重叠,则表示存在可能性;
    这样就不用枚举,复杂度从O(N^2)变成O(1)。

    代码实现:

    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        // insert code here...
        
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            lld n, a, b, c, d;
            cin >> n >> a >> b >> c >> d;
            lld l = (c - d), r = (c + d);
            lld ans = -1;
            lld gapL = (a - b) * n, gapR = (a + b) * n;
            bool ok = 0;;
            if (gapL <= l && l <= gapR) {
                ok = 1;
            }
            else if (gapL <= r && r <= gapR) {
                ok = 1;
            }
            else if (l <= gapL && gapL <= r) {
                ok = 1;
            }
            else if (l <= gapR && gapR <= r) {
                ok = 1;
            }
            if (ok) {
                cout << "YES" << endl;
            }
            else {
                cout << "NO" << endl;
            }
        }   
        
        return 0;
    }
    
    

    题目3

    题目链接
    题目大意:
    有n个整数组成的数组,现在对数组的元素重新组织,希望新的数组满足:
    |𝑎[1]−𝑎[2]| ≤ |𝑎[2]−𝑎[3]| ≤ … ≤ |𝑎[𝑛−1]−𝑎[𝑛]|
    求新的数组。

    输入:
    第一行,整数𝑡表示有t个样例数量 (1≤𝑡≤1000)
    接下来每t个样例,第一行, 整数𝑛 (3≤𝑛≤10^5)
    第二行是n个整数,𝑎1,𝑎2,…,𝑎𝑛 (−10^9≤𝑎𝑖≤10^9).

    输出:
    每个样例一行,新数组的n个整数;

    Examples
    input
    2
    6
    5 -2 4 8 6 5
    4
    8 1 4 2
    output
    5 5 4 6 8 -2
    1 2 4 8

    题目解析:
    假设n个数字散落在一维数轴上,那么任意两个数字的绝对值之差,就是两个数字在数轴之间的间距;
    题目的问题转化为,求一个排列,使得相邻两个数字的间距越来越大;
    假设从小到大排序完之后,数组是a[N];容易知道,所有数字中间距的是a[n]-a[1],那么可以将这个数字放到最右边;
    同理,第二大的数字要么是a[1]和a[n-1],要么是a[2]和a[n],我们任取其中一种,假设是a[1]和a[n-1];
    同理,第三大的数字就是a[2]和a[n-1];
    同理,第四大的数字就是a[3]和a[n-1];
    如此交替选择,会使得间距越来越小,得到了一种满足题意的解法;

    代码实现:

    int a[N];
    int ans[N];
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        // insert code here...
        
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            int n;
            cin >> n;
            for (int i = 0; i < n; ++i) cin >>a[i];
            sort(a, a + n);
            int l = 0, r = n - 1, k = n - 1;
            while (l <= r) {
                ans[k--] = a[r--];
                if (l <= r) {
                    ans[k--] = a[l++];
                }
            }
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                cout << ans[i] << " ";
            }
            cout << endl;
        }   
        
        return 0;
    }
    
    

    题目4

    题目链接
    题目大意:
    n个数字的数组,如果某个数字比相邻左右两个数字大,则称为峰;

    从n个数字里面选出连续的k个数字,希望包括尽可能多的山峰;
    如果有多种可能,使得第一个位置尽可能小;

    输入:
    第一行,整数𝑡表示有t个样例数量 (1≤𝑡≤1000)
    接下来每个样例第一行,整数n和k (3≤𝑘≤𝑛≤2⋅1e5)
    第二行n个整数, 𝑎1,𝑎2,…,𝑎𝑛 (0≤𝑎𝑖≤1e9, 𝑎𝑖 ≠ 𝑎[𝑖+1])

    输出:
    每个样例一行,输出整数t和l,分别表示k个连续数字最多能被峰分为几部分,以及区间开始位置;

    Examples
    input
    2
    8 6
    1 2 4 1 2 4 1 2
    5 3
    3 2 3 2 1

    output
    3 2
    2 2

    样例解释:
    样例一选择的数字区间是[2, 7],峰的数字有4和4,可以把区间分为3部分,区间开始位置是2;
    样例二的区间是[2, 4],峰的数字只有3,可以把区间氛围2部分,区间开始位置是2;
    题目解析:
    先找出所有的山峰,假设是m个,遍历这些山峰;
    对于第1个山峰,直接放入队列q;
    对于第2个山峰,直接放入队列q,接下来判断队列中的距离是否超过k:如果满足q.back() - q.front() + 2 >= k 则表示队列中山峰已经无法用连续的k个数字来包括;
    此时需要pop掉队头的山峰,也是最早加入的数字。

    每加入一个数字到山峰,检查完队列数字的合法性,接着计算这个队列的结果是否更优;

    代码实现:

    int a[N];
    queue<int> q;
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        // insert code here...
        
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            int n, k;
            cin >> n >> k;
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                cin >> a[i];
            }
            while (!q.empty()) {
                q.pop();
            }
            
            int ans = 0, start = 0;
            for (int i = 1; i < n - 1; ++i) {
                if (a[i] > a[i - 1] && a[i] > a[i + 1]) {
                    q.push(i);
                    while (q.back() - q.front() + 2 >= k) {
                        q.pop();
                    }
                    if (q.size() > ans) {
                        ans = q.size();
                        start = q.back() + 1 - (k - 1);
                    }
                }
            }
            cout << ans + 1 << " " << max(0, start) + 1 << endl;
        }   
        
        return 0;
    }
    
    

    题目5

    题目链接
    题目大意:
    给出n个整数的数组,现在每秒可以对数组进行一次操作:
    第x秒,可以从数组中选择出来若干个数,将每个数加上2^(x-1);

    现在希望数组满足𝑎1≤𝑎2≤…≤𝑎𝑛 ,问最少需要多少秒;

    输入:
    第一行,整数𝑡表示有t个样例数量 (1≤𝑡≤1000)
    接下来t个样例,第一行,整数𝑛 (1≤𝑛≤10^5)
    第二行,n个整数 𝑎1,𝑎2,…,𝑎𝑛 (−109≤𝑎𝑖≤109).

    输出:
    最少需要秒数;

    Examples
    input
    3
    4
    1 7 6 5
    5
    1 2 3 4 5
    2
    0 -4
    output
    2
    0
    3

    题目解析:
    按照题意,分别可以加上数字1、2、4、8、16、、、
    由于数字递增很快(指数级),可以遇见不会添加很多次;
    那么可以考虑暴力来解决,枚举x=0、1、2、3、4、5、6的情况是否满足要求,每次枚举的复杂度是O(NLogM);M是数字大小,最多枚举LogM次;

    接着,需要找一种能快速验证,当x=k的时候,是否满足要求;
    由贪心的思想,我们知道对于数字a[n],由于预期a[n]是最大的数字,可以直接将所有的数字加到a[n]上;
    对于数字a[n-1],我们希望a[n-1]在满足a[n-1]<=a[n]的情况下,尽可能的大;
    同理,我们希望a[n-2]、a[n-3]、、、都是如此的处理;

    那么问题变成,如何保证a[i-1]在满足a[i-1]<=a[i]的情况下,a[i-1]尽可能的大?
    答案就是:从大到小的加数字(2^(x-1)),直到数字无法添加,此时数字就是最大;

    注意,这里不是从小到大;比如说数字6变成12,如果从大到小有6+4+2=12,但是如果变成从小开始,则会出现取了数字1、2之后,无法取4,最大值就是9;

    代码实现:

    typedef long long lld;
    lld p[N];
    lld a[N];
    
    bool check(int n, int k) {
        lld last = llinf;
        for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
            lld tmp = a[i];
            for (int j = k; j >= 1; --j) {
                if (tmp + p[j-1] <= last) {
                    tmp += p[j - 1];
                }
            }
            if (tmp > last) {
                return false;
            }
            last = tmp;
        }
        return true;
    }
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        // insert code here...
        p[0] = 1;
        for (int i = 1; i < 31; ++i) p[i] = p[i-1] * 2;
        
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            int n;
            cin >> n;
            for (int i = 0; i < n; ++i) cin >> a[i];
            int k = 0;
            while (1) {
                if (check(n, k)) {
                    cout << k << endl;
                    break;
                }
                k++;
            }
        }   
        
        return 0;
    }
    
    

    总结

    题目1是找规律,注意看样例;
    题目2是区间重叠,其实是判断两个区间是否存在重叠;
    题目3是构造,需要一点点想法,借住数轴更容易想通;
    题目4是贪心,尽量保证最长的一个队列,然后枚举每一个位置;
    题目5是暴力+贪心,发现题目计算次数不多,寻找一个快速验证的方法。

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