HAOI 硬币购物 - 容斥

链接:LUOGU P1450
难度 提高+
Description
某人一共有4种硬币,面值分别为c_1,c_2,c_3,c_4。他去商店买东西,去了tot次。每次带d_i枚面值为c_i的硬币,买s_i的价值的东西。
求每次有多少种付款方法。

Input Format
第一行 c_1,c_2,c_3,c_4,tot
下面tot行,每行5个数,d1,d2,d3,d4,s

Output Format
每行一个数表示答案。

Sample Input

1 2 5 10 2
3 2 3 1 10
1000 2 2 2 900

Sample Output

4
27

Constraints
对于100%的数据,tot \leq 1000,n \leq 10^5,d_i \leq 10^5

CCYOS
这是韩佳坤juju的题。【照抄论文预警_( : 3 _|||||||||||| _

  1. 不看数据范围,会觉得这是一道裸的多重背包题。然而这道题不仅数据比较大而且还是多组数据。快乐.jpg
  2. 于是考虑去掉这个d_i的限制,发现完全背包O(n)似乎可行。此时计算得出的方案数里显然有很多是不符合条件的:设实际使用的硬币数量为x_i,满足x_i > d_i的方案集合为S_i补集转化,则ans = f[s] - |S_1 \cup S_2 \cup S_3 \cup S_4|其中|S_1 \cup S_2 \cup S_3 \cup S_4|可用容斥原理求解。
    由于只有4种硬币,保证复杂度。
    补集转化可行。
  3. 容斥原理求解:
    公式:|S_1 \cup S_2 \cup … \cup S_n| = \sum{|S_i|}-\sum_{i < j}{|S_i \cap S_j|}+\sum_{i <j <k}{S_i \cap S_j \cap S_k|}+…+(-1)^{n + 1} ·|S_1 \cap … \cap S_n|以求S_1为例,即满足x_1 > d_1,即求解c_1 · x_1 + c_2·x_2 + c_3 · x_3 + c_4·x_4 = s,x_1 > d_1 + 1稍稍转化,强制不满足条件设s's' = s - c_1·(d_1 + 1)那么可以直接求解c_1 · x_1' + c_2·x_2 + c_3 · x_3 + c_4·x_4 = s'
  4. 完全背包O(4m)预处理即可。m=10^5保证每组询问复杂度O(16)
  5. 会爆int

第一次打了一个神奇代码,输出和样例互为相反数,-ans输出,A了。(我该说些什么好)
第二次仔细思考了一下,写了一个非常好理解的代码。注意由于是减去并,所以给答案更新时符号要变一下。
code

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int tot,s,coin[5],d[5];
long long f[100005];

inline int read(){
    char c = getchar();
    int fl = 1,ret = 0;
    for(;!isdigit(c) && c != '-';c = getchar())if(c == '-')fl = 0;
    for(;isdigit(c);c = getchar())ret = (ret << 3) + (ret << 1) + c - 48;
    return fl ? ret : -ret;
}

int main(){
    coin[1] = read();coin[2] = read();coin[3] = read();coin[4] = read();tot = read();
    f[0] = 1;
    for(int i = 1;i <= 4;++i)
        for(int j = coin[i];j <= 100000;++j)
            f[j] += f[j - coin[i]];
    for(int i = 1; i <= tot;++i){
        d[1] = read();d[2] = read();d[3] = read();d[4] = read();s = read();
        long long ans = f[s];//总方案
        for(int j = 1;j < 16;++j){//二进制枚举方案 0001 - 1111
            int ss = s,cnt = 0;//ss即s',cnt表示集的数量方便容斥
            for(int k = 0;k < 4;++k)
                if((j >> k)&1)ss -= (d[k + 1] + 1) * coin[k + 1],++cnt;
            if(ss < 0)continue;//注意判无解
            if(cnt & 1)ans -= f[ss];
            else ans += f[ss];
        }
        printf("%lld\n",ans);
    }
    return 0;
}

还可以写得更好看。
ans = f[s]的初始化放进循环里,即j0开始循环。
还可以把++cnt换成cnt ^= 1来记录单复,位运算太美妙了。

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