Increasing Substring
輸出字串中每個字元的最長 Increasing Substring 的長度，非常簡單的動態規劃問題。
定義 dp[i] 是以 str[i] 結尾的最長 Increasing Substring 的長度。
轉移方程
dp[i] = dp[i-1] + 1, if str[i-1] < str[i]
dp[i] = 1, otherwise
顯然是可以進行空間優化的，然而「可以但沒必要」。
程式碼實現
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
int cnt = 1;
void solve(string &str, int n)
{
vector<int> dp(n, 1);
for (int i = 1; i < n; i++)
{
if (str[i - 1] < str[i])
dp[i] = dp[i - 1] + 1;
}
printf("Case #%d:", cnt++);
for (int x : dp) printf(" %d", x);
printf("\n");
}
int main()
{
int t, n;
cin >> t;
cin.ignore();
while (t--)
{
string str;
cin >> n; cin.ignore();
cin >> str; cin.ignore();
solve(str, n);
}
}
Longest Progression
給定一個陣列 \(A[n]\) ，在允許改動一個元素的條件下，找到最長的等差數列的長度（這個數列在陣列中必須是連續的）。
令：
left[i]表示從位置i向左延伸，能夠得到的最長等差數列的長度（包含a[i]）；right[i]表示從位置i向右延伸，能夠得到的最長等差數列的長度（包含a[i]）。
顯然，如果我們允許改動一個位置，那麼掃描陣列中的任意一個數 \(a_i\) ，判斷改動 \(a_i\) 是否能組合得到一個更長的等差數列：
- 組合
left[i-1]和right[i+1]- 條件為：\(a_{i+2} - a_{i+1} = a_{i-1} - a_{i-2} \text{ and } a_{i+1} - a_{i-1} = 2(a_{i-1} - a_{i-2})\)
- 組合
left[i-1]和a[i], a[i+1]- 條件為：\(a_{i+1} - a_{i-1} = 2(a_{i-1} - a_{i-2})\)
- 組合
right[i+1]和a[i], a[i-1]- 條件為：\(a_{i+1} - a_{i-1} = 2(a_{i+2} - a_{i+1})\)
- 組合
left[i-1]和a[i]，或者組合right[i+1]和a[i]，二者是必然能實現的，無需任何條件。
程式碼實現
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int cnt = 1;
int solve(int n, vector<int> &a)
{
if (n <= 3) return n;
vector<int> left(n, 2), right(n, 2);
left[0] = right[n - 1] = 1;
for (int i = 2; i < n; i++)
if ((a[i] - a[i - 1]) == (a[i - 1] - a[i - 2]))
left[i] = left[i - 1] + 1;
for (int i = n - 3; i >= 0; i--)
if ((a[i + 2] - a[i + 1]) == (a[i + 1] - a[i]))
right[i] = right[i + 1] + 1;
int ans = max(left[n - 2] + 1, right[1] + 1);
for (int i = 1; i < n - 1; i++)
{
// left[i-1] + 1 其實就是組合 left[i-1] 和 a[i], 因為允許改動 a[i], 所以這是必然能實現的
// right[i+1] 與之同理
ans = max(ans, max(left[i - 1] + 1, right[i + 1] + 1));
if (i >= 2 && a[i + 1] - a[i - 1] == 2 * (a[i - 1] - a[i - 2]))
ans = max(ans, left[i - 1] + 2);
if (i + 2 < n && a[i + 1] - a[i - 1] == 2 * (a[i + 2] - a[i + 1]))
ans = max(ans, right[i + 1] + 2);
if (i >= 2 && i + 2 < n &&
a[i + 1] - a[i - 1] == 2 * (a[i - 1] - a[i - 2]) &&
a[i - 1] - a[i - 2] == a[i + 2] - a[i + 1])
ans = max(ans, left[i - 1] + right[i + 1] + 1);
}
return ans;
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(0);
int t, n;
cin >> t;
while (t--)
{
cin >> n;
vector<int> nums(n);
for (int i = 0; i < n; i++) cin >> nums[i];
printf("Case #%d: %d\n", cnt++, solve(n, nums));
}
}
Consecutive Primes
給定一個整數 \(n\) ，求兩個相鄰的素數 \(l, r\) ( \(l \cdot r \le n\) ) ，且使得 \(l \cdot r\) 的乘積最大，輸出這個最大乘積。
思路
- 令 \(k = \sqrt{n}\) , 求出 \(k\) 左側的最大素數為 \(l\) ，\(k\) 右側的最小素數為 \(r\) 。
- 如果 \(l \cdot r \le n\) ，那麼返回 \(l \cdot r\) 。
- 否則，存在 \(l_2 < l\) ，\(l_2\) 是小於 \(l\) 的最大素數，返回 \(l_2 \cdot l\) 。
正確性證明
- 最理想的情況是 \(k = \sqrt{n}\) 為一個整數，那麼 \(l = r = \sqrt{n}\) 可以得到最大乘積 \(n\) 。但題目要求為 2 個相鄰的不同素數。
- 因此，這 2 個素數必然是下面 2 種情況之一（否則不能保證 \(l \cdot r \le n\) ）：
- 一個在 \(k\) 的左側，一個在 \(k\) 的右側。
- 兩個都在 \(k\) 的左側。
- 顯然，如果「一左一右」的情況存在，它的乘積必然大於「均在左側」這個乘積，因為 \(l_2 < l < r\)。
時間複雜度
- 素數判定可以在 \(O(\sqrt{k})\) 內完成。
- 根據 Prime Gap ，兩個相鄰素數 \(p_{i}, p_{i+1}\) 之差可以記為 \(g_i\) .
- 最壞情況下，我們需要找到 3 個相鄰的素數（需要掃描 2 個 Prime Gap），因此演算法複雜度為 \(O((g_l + g_r) \cdot \sqrt{k})\)，\(k = \sqrt{n}\) .
- 題目給定 \(n \le 10^{18}\) ，因此 \(k \le 10^9\) 。查表得 \(g_l, g_r\) 在 282 - 288 之間，因而這一演算法複雜度是可以接受的。
程式碼實現
#include <iostream>
#include <vector>
#include <cmath>
using namespace std;
int cnt = 1;
bool isprime(uint64_t k)
{
for (uint64_t i = 2; i * i <= k; i++)
if (k % i == 0) return false;
return true;
}
uint64_t solve(uint64_t n)
{
uint64_t k = sqrt(n);
uint64_t l = k, r = k + 1;
while (!isprime(l)) l--;
while (!isprime(r)) r++;
if (l * r <= n) return l * r;
uint64_t l2 = l - 1;
while (!isprime(l2)) l2--;
return l * l2;
}
int main()
{
int t;
cin >> t;
cin.ignore();
while (t--)
{
uint64_t n;
cin >> n;
cin.ignore();
printf("Case #%d: %llu\n", cnt++, solve(n));
}
}
Truck Delivery
給定一個樹 \(G\) ，每個頂點 \(1-n\) 代表一個城市，每個邊代表一個公路，公路有 2 個引數 (limit, amount) 。如果經過這一公路的卡車，它的 weight 大於等於 limit ，那麼需要收費 amount ，否則不收費。
問：給定一個 \(Q\) ，表示工作的天數，每一天有 2 個引數 \(Q_i = (C, W)\) ，表示從城市 \(C\) 出發，目的地是城市 \(1\) ，顯然這樣的路徑是唯一的。卡車的 weight 為 \(W\) ，那麼從 \(C \rightarrow 1\) 的這一路徑上，每個公路都對應一個收費。對於每個 \(Q_i\)，求這一天中，所有收費的最大公因子。
BFS/DFS
最簡單，也是最暴力的解法。
思路
-
建圖完成後，執行
bfs(1)，從城市 \(1\) 開始 BFS，找到 \(1\) 到其他城市 \(2-n\) 的所有路徑。路徑通過一個陣列pre記錄，pre[x]表示x的前驅城市。 -
對於每一個 \(Q_i = (C,W)\) ，找到從 \(C \rightarrow 1\) 的路徑，並找到所有
amount的最大公因子。 -
時間複雜度為 \(O(N + Q(N + \log{A}))\) , \(A\) 是
amount的最大值。 -
顯然，這個複雜度對於 Test Case 2 來說是不可接受的。
-
第一步的 BFS 也可以換成 DFS ，因為在樹中，只要遍歷一次，即可找到 \(1\) 到 \(2-n\) 的路徑。
程式碼實現
? 被資料範圍搞死了，amount 的範圍是 \(10^{18}\) ，因此必須用 uint64_t ，我改了資料範圍，但忘了改 ans 的型別；改了 ans 的型別，但忘了改 gcd 的引數；改了 gcd 的引數，但忘了改 gcd 的返回值。最後逼得我 Ctrl+F 把 int 全部替換為 uint64_t 。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <queue>
using namespace std;
// 'first' is load-limit, 'second' is amount
typedef pair<uint64_t, uint64_t> node_t;
uint64_t cnt = 1;
unordered_map<uint64_t, unordered_map<uint64_t, node_t>> graph;
uint64_t gcd(uint64_t a, uint64_t b) { return b == 0 ? a : gcd(b, a % b); }
vector<uint64_t> bfs(uint64_t n, uint64_t start)
{
vector<uint64_t> vis(n + 1, false), pre(n + 1, 0);
queue<uint64_t> q;
vis[start] = true, q.push(start);
while (!q.empty())
{
uint64_t vex = q.front();
q.pop();
for (auto &p : graph[vex])
{
uint64_t adjacent = p.first;
if (!vis[adjacent])
vis[adjacent] = true, q.push(adjacent), pre[adjacent] = vex;
}
}
return move(pre);
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(0);
uint64_t t, n, q;
uint64_t x, y, limit, amount, city, weight;
cin >> t;
while (t--)
{
cin >> n >> q;
graph.clear();
for (uint64_t i = 0; i < n - 1; i++)
{
cin >> x >> y >> limit >> amount;
graph[x][y] = graph[y][x] = {limit, amount};
}
auto pre = bfs(n, 1);
cout << "Case #" << cnt++ << ": ";
while (q--)
{
cin >> city >> weight;
uint64_t cur = city, ans = 0;
while (cur != 1)
{
uint64_t prev = pre[cur];
auto [limit, amount] = graph[prev][cur];
if (weight >= limit) ans = gcd(amount, ans);
cur = prev;
}
cout << ans << " ";
}
cout << '\n';
}
}
Segement Tree
官方題解使用了線段樹 (Segement Tree) ，但我不會這個資料結構 ? , TO BE DONE.