PAT 1141 C++ 和 Python 的解题报告

题源:https://www.patest.cn/contests/pat-a-practise/1141
本文同时发布于个人博客

注意,对于最后两个测试点,使用 Python 语言会超时,从前三个测试点来看,同样的逻辑下 Python 的速度大概是 C++ 的 14%,嗯,太慢了……

OK,那么,照例,(好吧,这是我第一次有机会写 PAT 的解题过程,没有前例^_^)

先看题目:

After each PAT, the PAT Center will announce the ranking of institutions based on their students' performances. Now you are asked to generate the ranklist.
Input Specification:
Each input file contains one test case. For each case, the first line gives a positive integer N (<=10^5), which is the number of testees. Then N lines follow, each gives the information of a testee in the following format:
ID Score School
where "ID" is a string of 6 characters with the first one representing the test level: "B" stands for the basic level, "A" the advanced level and "T" the top level; "Score" is an integer in [0, 100]; and "School" is the institution code which is a string of no more than 6 English letters (case insensitive). Note: it is guaranteed that "ID" is unique for each testee.
Output Specification:
For each case, first print in a line the total number of institutions. Then output the ranklist of institutions in nondecreasing order of their ranks in the following format:
Rank School TWS Ns
where "Rank" is the rank (start from 1) of the institution; "School" is the institution code (all in lower case); "TWS" is the total weighted score which is defined to be the integer part of "ScoreB/1.5 + ScoreA + ScoreT*1.5", where "ScoreX" is the total score of the testees belong to this institution on level X; and "Ns" is the total number of testees who belong to this institution.
The institutions are ranked according to their TWS. If there is a tie, the institutions are supposed to have the same rank, and they shall be printed in ascending order of Ns. If there is still a tie, they shall be printed in alphabetical order of their codes.

限制

  • 时间限制:500ms
  • 内存限制:65537kB

输入输出要求

题目大概意思就是说,对于每次 PAT 考试,我们会对每个学校进行排名。

  • 输入格式是NID Score School
  • 输出格式是NRank School TWS Ns
    其中:
  • N 是队伍总数(N<=100000)
  • M 是学校总数
  • ID 是一个定长 6 个字符的字符串,第一位取值范围:'T', 'A', 'B'
  • Score 是该 ID 队伍的成绩
  • School 就是学校名称了是一个不定长的字符串
  • Rank 是排名,注意题目要求:非递减——就是可以连续相同的 rank,数学上可以叫驻点
  • TWS 是学校的总成绩,计算公式:ScoreB/1.5 + ScoreA + ScoreT*1.5,这里的 Score[TAB] 对应上面 ID 的第一位 [TAB]
  • Ns 是学校参赛队伍数量

排序规则:

首先按照 TWS 递减排序。
如果 TWS 相同,按照 Ns 递增排序。
如果 Ns 相同,按照学校名称的字母表顺序排序

啊哈,看到这道题有什么思路吗?

  • 看到这道题应该有的大致思路:
    1. 使用字典(哈希表)来保存学校名学校
    2. 读取数据到字典(Complexity: O(N));
    3. 对字典,按照要求,进行排序(Complexity: O(2NlogN) or worst: O(2N^2));
    4. 输出,这里要注意排名(rank)的显示要求——非递减;
  1. 想说其实这道题思路并不难,但是这道题的确花了我不少时间,因为最后两个测试点(5 points)总是超时。就算使用 Cpp unoredered_map 的处理时间也接近了 490ms,好悬。10^5 的数据量不敢小觑。
  2. 一开始选择数据结构的时候,我使用了标准库的 map 结构,大概可以当做一个红黑树。所以不管什么插入删除操作大概都是 O(logN) 的复杂度,这个复杂度太高了。后来改用 unorderd_map 结构,也即是哈希表,嗯,插入的时间复杂度接近 O(1) 了,很好。这里要感谢一下 Cpp 标准库,从 map 迁移到 unordered_map 只改了两处类型签名而已,非常方便。
  3. 为了让代码结构清晰,我设立了两个类,一个是 School 一个是 Result。
  4. Result 中只有一个成员变量,其类型是: unordered_map<string, School*>
  5. 在 School 中,存放了学校的名称、总成绩、队伍数。值得提一下的是:为了避免冗余的强制类型转换 (double) -> (long) 我使用一个惰性计算的技巧,即增加一个成员变量 long sc,在调用 get_score() 的时候才计算出 sc 的值,而如果 sc 已经被计算过了,那就直接返回 sc 的值。也算是一点点优化吧。
  6. 其他的比如说 cin 缓慢的问题(cin 会判断输入类型是否匹配,会比 scanf 慢),就没时间改了,如果有兴趣自己改改吧,也不难。

照例,
Cpp 代码如下:

#include<iostream>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<unordered_map>
#include<vector>
using namespace std;

//#define DEBUG
namespace My {
#ifdef DEBUG
    long cntlog = 0;
    template <class Tp>
    inline void log(Tp x, string lv = "INFO") {
        My::cntlog++;
        std::cout << "--> " << lv << " " << x << std::endl;
    }
#endif
#ifndef DEBUGs
    template <class Tp>
    inline void log(Tp x, ...) {}
#endif
}

class School { // Class for saving status of each institution
    string name;
    int counter;
    double score;
    long sc; // save time, for the convertion from double to long is somehow expensive
public:
    School(string &name, double score, char level) {
        this->name = name;
        this->counter = 0;
        this->score = 0;
        this->sc = -1;
        this->append(score, level);
    }
    School* append(double score, char level) {
        this->counter++;
        double lv = 1.0;
        if (level == 'B')
            lv = 2.0 / 3.0;
        else if (level == 'T')
            lv = 1.5;
        this->score += score * lv;
        return this;
    }
    int get_counter() const {
        return this->counter;
    }
    long long get_score() {
        if(this->sc == -1){
            this->sc = long(this->score);   // In the test case as the `Sample Input`, this line will be hit 5 times
        }
        return this->sc;                    // and this line will be hit 49 times. So this `lazy initial tech` should save some time.
    }
    string get_name() const {
        return this->name;
    }
};

class Result { // Class for saving the result, containing an unordered map of <school name, School>
    unordered_map <string, School*> d;
public:
    void append(string school_name, int score, char level) {
        if (d.find(school_name) == d.end())
            d.insert(pair <string, School*> (school_name, new School(school_name, score, level)));
        else
            d[school_name]->append(score, level);
    }
    vector<pair<string, School*>>& sort() { // sort function. use a lambda to customize, and return a sorted vector. It will take most of the time. 
        auto cmp = [&](const pair <string, School*> &lhs, const pair <string, School*> &rhs) -> bool {
            if (lhs.second->get_score() == rhs.second->get_score()) {
                if (lhs.second->get_counter() == rhs.second->get_counter())
                    return lhs.second->get_name() < rhs.second->get_name();
                else
                    return lhs.second->get_counter() < rhs.second->get_counter();
            } else{
                return lhs.second->get_score() > rhs.second->get_score();
            }
        };
        vector<pair<string, School*>> *vec = new vector<pair<string, School*>>(this->d.begin(), this->d.end());
        std::sort(vec->begin(), vec->end(), cmp);
        return *vec;
    }
};

int main() {
    int N;
    cin >> N;
    Result* res = new Result();
    while (N--) {
        char level[7];
        int score;
        string name;
        cin >> level >> score >> name;
        char lv = level[0];
        transform(name.begin(), name.end(), name.begin(), ::tolower);   // transform the school name to lower case
        res->append(name, score, lv);                                   // append to the result (as an unordered map)
    }
    vector<pair<string, School*>> r = res->sort();                      // sort the result and return a vector
    unsigned long n = r.size();
    cout << n << endl;
    unsigned long cnt = 1, i = 0;
    for (auto iter = r.begin(); iter != r.end(); iter++) { //                                                                                                                 <-○
        i++; //                                                                                                                                                                 ↑
        if (iter != r.begin() and iter->second->get_score() != (iter - 1)->second->get_score()) { // calculate the rank of each institution (Complexity: O(1), so the outer for loop should be O(N)) 
            cnt = i;
        }
        cout << cnt << " " << iter->second->get_name() << " " << iter->second->get_score() << " " << iter->second->get_counter() << endl;
    }
    return 0;
}

Python 代码如下:(代码短,容易理解。逻辑和 C++ 代码一样,只是最后两个测试点超时)

class School:
    name = ''
    score = 0
    counter = 0
    def __init__(self, school_name, score, level):
        self.name = school_name
        self.append(score, level)

    def append(self, score, level):
        self.counter += 1
        lv = 1
        if level == 'B':
            lv = 2/3
        elif level == 'T':
            lv = 1.5
        self.score += score * lv
        return self

    def set_score_to_int(self):
        self.score = int(self.score)
        return self


if __name__ == '__main__':
    s = int(input())
    d = {}
    for i in range(s):
        t = input().split(' ')
        level = t[0][0]
        score = int(t[1])
        school_name = t[2].lower()
        if school_name in d.keys():
            d[school_name].append(score, level)
        else:
            d[school_name] = School(school_name, score, level)
    d = sorted(d.items(), key=lambda x: [-x[1].score, x[1].counter, x[0]])  # Could cost most of the time
    print(len(d))
    cnt = 1
    for i in range(len(d)):
        if i > 0 and int(d[i][1].score) != int(d[i-1][1].score):
            cnt = i+1
        print("{0} {1} {2} {3}".format(cnt, d[i][1].name, int(d[i][1].score), d[i][1].counter))

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