Acwing 算法竞赛进阶指南打卡行动 位运算

位运算

与、或、非、异或
x&&y、x||y、!x、x^y
补码
1+1111111..11=000000000000..00
2+1111111..10=000000000000..00
x+?=000000000000..00
x就是补码,?=~x+1,即~x+1就是一个数的补码
memset函数,把每个字节初始化
经验化的初始化为正无穷方法 memset(h,0x3f,sizeof h);
0x3f3f3f3f+0x3f3f3f3f不会溢出。

快速幂

3^7
7的二进制 表示 111
3^7 =3^1*3^2*3^4
3^10000000 二进制表示是11110100001001000000
只需要计算3^13^23^43^83^{16}3^{32}、.....3^{2^{19}} .
就是说1、2、4、8、16、32、....2^{19}可以表示100000000。
计算量O( log N )级别
代码:

int qpow(int a, int n){
    int ans = 1;
    while(n){
        if(n&1)        //如果n的当前末位为1
            ans *= a;  //ans乘上当前的a
        a *= a;        //a自乘
        n >>= 1;       //n往右移一位
    }
    return ans;
}

acwing 89题 a^b

求 a 的 b 次方对 p 取模的值。

输入格式

三个整数 a,b,p ,在同一行用空格隔开。

输出格式

输出一个整数,表示a^b mod p的值。

数据范围

0≤a,b,p≤10^9
数据保证 p≠0

输入样例:

3 2 7

输出样例:

2

数据量分析:

a、b、p都是int范围之内,但是在计算快速幂的过程中,存在a*a的操作,所以会爆int范围。需要注意

特殊样例1:(爆int)

126348976 982638476 938420413
a*a 会超出int的表示范围
通过a*1ll*a,避免了溢出的问题,*1ll把变量变为long long类型。注意a*a*1ll不会起作用,因为a*a会先计算,此时已经爆了。

特殊样例2:(b=0)

123456789 0 1
cout<<res%p<<endl; 此时的取模是有必要的。
此时的b等于0,所以根本不会进入while循环,最后结果会是1,但是因为p是1,所以需要再取模一次,结果为0

代码如下:

#include<iostream>

using namespace std;

int a,b,p;

int main()
{
    cin>>a>>b>>p;
    int res=1;
    while(b)
    {
        if(b&1)
            res=(res*1ll*a)%p;
        a=(a*1ll*a)%p;  
        b>>=1;
    }
    cout<<res%p<<endl;
    return 0;
}

acwing 90题 64位整数乘法

求 a 乘 b 对 p 取模的值。

输入格式

第一行输入整数a,第二行输入整数b,第三行输入整数p。

输出格式

输出一个整数,表示a*b mod p的值。

数据范围

1≤a,b,p≤10^{18}

输入样例:

3
4
5

输出样例:

2

数据量分析:

a、b、c都是10^{18}范围内的数,10^{18}做乘法会超过64位数表示范围。
int是32位,范围是2*10^9
long long 是64位,范围是4*10^18次方,做加法不会超,乘法会超。
如计算3*7,7对应111,就是计算 3*(1+2+4);

代码如下:

#include<iostream>

using namespace std;

typedef unsigned long long ULL;


int main()
{
    ULL a,b,p;
    cin>>a>>b>>p;
    ULL res=0;
    while(b)
    {
        if(b&1)
            res=(res+a)%p;
        b>>=1;
        a=a*2%p;
    }
    cout<<res<<endl;
    return 0;
}

acwing 91题 最短Hamilton路径

给定一张 n 个点的带权无向图,点从 0~n-1 标号,求起点 0 到终点 n-1 的最短Hamilton路径。 Hamilton路径的定义是从 0 到 n-1 不重不漏地经过每个点恰好一次。

输入格式

第一行输入整数n。

接下来n行每行n个整数,其中第i行第j个整数表示点i到j的距离(记为a[i,j])。

对于任意的x,y,z,数据保证 a[x,x]=0,a[x,y]=a[y,x] 并且 a[x,y]+a[y,z]>=a[x,z]。

输出格式

输出一个整数,表示最短Hamilton路径的长度。

数据范围

1≤n≤20
0≤a[i,j]≤107

输入样例:

5
0 2 4 5 1
2 0 6 5 3
4 6 0 8 3
5 5 8 0 5
1 3 3 5 0

输出样例:

18

题目分析:

从起点0到n-1终点的最短路径

0 1 2 3 4 ......
我们来看一下 假设0->1->2->3的路径长度是20,0->2>1>3的路径长度是 12,那么接下来,到4甚至更多的时候,0->1->2->3就不可能是最短路径里面的一部分,所以我们可以用两个变量存储一下结果
i变量,当前遍历了哪些点,j变量当前停在哪个点。
f[i][j]存储所有的可能。
f[i][j]表示当前遍历了i里面为1的节点,j表示当前在j,从k转移到j。
i-(1<<j)表示当前遍历了i里面为1的除了j的节点
状态转移方程:f[i][j]=min(f[i-(1<<j)][k]+arr[k][j],f[i][j]) ,j=0,1,2,...,n,j\neq k

数据量分析

N最大是20,如果不做上面的状态压缩,那么总共有19!种状态,第一个点有19种选择,第二个点有18种选择,第三个点有17中选择......
作了上述状态压缩,总共有2^{20}*20=2*10^7

f[i][j]表示停在j点,然后我们用i的第k位表示我们遍历了第k个点了没有,1表示遍历了,0表示没有。
初始状态,我们起点是0,即当前在0,j=0,所以就是第0位为1,其余为为0,i就等于1,f[1][0]=0

时间复杂度为状态数乘以k的个数。2*10^7*20=4*10^8

最终结果为终点为n-1,同时点都遍历了,就是全1了,即(1<<n)-1

代码如下:

#include<iostream>
#include<cstring>

using namespace std;
const int N=20;
int arr[N][N],f[1<<N][N];
int n;

int main()
{
    cin>>n;
    for(int i=0;i<n;i++)
        for(int j=0;j<n;j++)
            cin>>arr[i][j];
    memset(f,0x3f,sizeof f);
    f[1][0]=0;
    for(int i=0;i<1<<n;i++)
    {
        for(int j=0;j<n;j++)
        {
            if(i>>j&1)//当前在j
            {
                for(int k=0;k<n;k++)
                {
                    if(i-(1<<j)>>k&1)//去掉j,表示我们从哪个状态过来的。
                        f[i][j]=min(f[i-(1<<j)][k]+arr[k][j],f[i][j]);
                }
            }
        }
    }
    cout<<f[(1<<n)-1][n-1]<<endl;
    return 0;
}

附录:

  1. 异或操作实现配偶
    0 1
    2 3
    4 5
    6 7
    0 \bigoplus1=11 \bigoplus1=0
    2 \bigoplus1=13 \bigoplus1=2
    4 \bigoplus1=55 \bigoplus1=4
    6 \bigoplus1=77 \bigoplus1=6
    互相配对。
    在图论中有作用,正向边和反向边,可以通过异或操作直接得到某正向边的反向边。

  2. lowbit运算

lowbit(11110001000) 得到1000
(~n+1)&n也就是-n&n

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。