程序员进阶之算法练习(八十三)

题目1

题目链接
题目大意:
有长度为n的整数数组a,数组元素都由-1和1组成;
现在每次可以选择一个数组位置,翻转位置上元素(-1变成1,1变成-1);
假如想要实现下面的要求,最少需要多少次操作:
𝑎1+𝑎2+…+𝑎𝑛≥0
𝑎1⋅𝑎2⋅…⋅𝑎𝑛=1

输入:
第一行,整数𝑡 表示t个样例 𝑡 (1≤𝑡≤500)
每个样例2行,
第一行,整数n (1≤n≤ 100)
第二行,n个整数;

输出:
每个样例一行,输出最小操作次数。

Examples
input
7
4
-1 -1 1 -1
5
-1 -1 -1 1 1
4
-1 1 -1 1
3
-1 -1 -1
5
1 1 1 1 1
1
-1
2
-1 -1

output
1
1
0
3
0
1
2

题目解析:
我们用x来表示1的数量,y表示-1的数量;
当x<y时,需要将一部分-1变成1,这个数量是ans=(y - x + 1) / 2;(因为每次变化,都会让x和y的值差2,所以最终要除以2)
当y=y-ans后,假如y%2为1,证明最终结果还是为负数,此时需要再去掉一个-1,故而++ans;

#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<stack>
#include<map>
#include<set>
#include<queue>
#include<deque>
#include<string>
#include<utility>
#include<sstream>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
 
typedef long long lld;
 
class Solution {
    static const int N = 201010;
    
public:
    void solve() {
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            int n;
            cin >> n;
            int a = 0, b = 0;
            while (n--) {
                int tmp;
                cin >> tmp;
                if (tmp == 1) ++a;
                else ++b;
            }
            int ans = 0;
            if (a < b) {
                ans = (b - a + 1) / 2;
                a += ans;
                b -= ans;
            }
            if (b % 2) {
                ++ans;
            }
            cout << ans << endl;
        }
    }
}
ac;

题目2

题目链接
题目大意:
有两个很大的整数,用字符串L和字符串R表示,其中L代表的数字小于R代表的数字;
现在想在区间[L, R]中找到2个数字,使得这两个数字的十进制表示上,每一位的绝对值差尽可能大。

十进制位数差,就是将两个整数每一位的数字进行想减,然后累加绝对值,如果位数不相同则补前导零;
比如说:
55和37,结果 |5−5|+|3−7|=4
190和209,结果 |1−2|+|9−0|+|0−9|=19
1909和90,结果 |1−0|+|9−0|+|0−9|+|9−0|=28

输入:
第一行,整数𝑡 表示t个样例 𝑡 (1≤𝑡≤5000)
每个样例一行,字符串L和字符串R,长度不超过100;

输出:
每个样例一行,输出区间内最大的十进制位数差。

Examples
input
6
53 57
179 239
13 37
132228 132228
54943329752812629795 55157581939688863366
88 1914

output
4
19
11
0
163
28

题目解析:
当只有1位时,十进制差就是个位数想减;
当有2位时,如果第一位相同,则结果为第二位相差;
如果第一位不相同,那么结果为第一位之差,加上第二位9和0的差距;因为L的第二位总是能上升到9,R的第二位总是能降低为0;
举例说明,区间[23, 46],29肯定在区间内,因为十位数2<4,那么29肯定小于46;又由于9>=3,29在区间内;
同理,46可以选出40,满足在区间内;

那么当我们找到某一位不相同时,这一位后面的数字都可以填充9999..和0000...,然后再累加上当前位数差值,就是最大的结果。

class Solution {
    static const int N = 201010;
    char a[N], b[N];
    
    
public:
    void solve() {
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            cin >> a >> b;
            int n = strlen(a);
            int m = strlen(b);
            int ans = 0;
            if (n < m) {
                ans = b[0] - '0' + (m - 1) * 9;
            }
            else if(n > m){
                ans = a[0] - '0' + (n - 1) * 9;
            }
            else {
                int k = -1;
                for (int i = 0; i < n; ++i) if(a[i] != b[i]) {
                    k = i;
                    break;
                }
                if (k == -1) ans = 0;
                else {
                    ans = abs(a[k] - b[k]) + (n - 1 - k) * 9;
                }
            }
            cout << ans << endl;
            
        }
    }
}
ac;

题目3

题目链接
题目大意:
有两个字符串S和T,长度均为n;
现在Alice和Bob两个人在玩有一个游戏,两个人轮流行动,Alice先手。
Alice的操作,是选择字符串S或者字符串T中的某一个元素,将其修改为任意字符;
Bob的操作,是选择字符串S或者字符串T,翻转该字符串;

当字符串完全相同时,游戏结束。

Alice的目标是尽可能少行动次数,Bob的目标是尽可能多行动次数;
假设Alice和Bob的行动都是最优决策。
现在想要知道,当Alice和Bob总共需要行动多少步。

输入:
第一行,整数𝑡 表示t个样例 𝑡 (1≤𝑡≤10000)
每个样例3行,
第一行,整数𝑛(1≤𝑛≤1e5)
第二行,字符串S;
第三行,字符串T;

输出:
每个样例一行,输出最终行动步数。

Examples
input
7
5
abcde
abxde
5
hello
olleo
2
ab
cd
7
aaaaaaa
abbbbba
1
q
q
6
yoyoyo
oyoyoy
8
abcdefgh
hguedfbh

output
1
2
3
9
0
2
6

题目解析:
先分析Alice和Bob的策略。
先从Alice的视角来看,最终游戏必然会停止,因为Alice可以把字符串S、T修改为完全相同的字符组成,这样使得Bob的翻转操作无效;
为了尽可能减少步数,必须利用Bob的翻转操作,例如说当Bob遇到abc和cba时,由于Bob必须选择一个字符串翻转,最终游戏必然会停止。
我们以字符串S为参考下,最终结果要么是字符串S、要么是字符串revertS;
计算得到字符串T和字符串S、字符串T和字符串revertS的差异部分,最终的游戏过程就是Alice修改差异部分字符,然后Bob不断翻转,最终字符串以S或者revertS结束。
(注意,这里为了简化分析,利用了两个隐性条件,Alice修改S和修改T是等价的,Bob翻转字符串S和字符串T是等价的)

不同的是,当最终以字符串S结束时,翻转次数为偶数;
当最终以字符串revertS结束时,翻转次数为奇数。

class Solution {
    static const int N = 201010;
    char a[N], b[N];
    
    
public:
    void solve() {
        int t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            int n;
            cin >> n;
            cin >> a >> b;
            int cnt1 = 0, cnt2 = 0;
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                if (a[i] != b[i]) ++cnt1;
                if (a[n - i - 1] != b[i]) ++cnt2;
            }
            
            if (cnt1 == 0) cout << 0 << endl;
            else {
                /*
                 1次,翻转成本0 0
                 2次,翻转成本2 0 21 0 12
                 3次,翻转成本2 0 21 0 12 0
                 4次,翻转成本4 0 21 0 12 0 21 0 12
                 5次,翻转成本4 0 21 0 12 0 21 0 12 0
                 */
                int ans1 = cnt1 + cnt1 / 2 * 2; //翻转成本为偶数

                /*
                 1次,翻转成本1 0 21
                 2次,翻转成本1 0 21 0
                 3次,翻转成本3 0 21 0 12 0 21
                 4次,翻转成本3 0 21 0 12 0 21 0
                 5次,翻转成本5 0 21 0 12 0 21 0 12 0 21
                 */
                cnt2 = max(1, cnt2);
                int ans2 = cnt2 + (cnt2 - 1) / 2 * 2 + 1;
                cout << min(ans1, ans2) << endl;
            }
        }
    }
}

题目4

题目链接
题目大意:
课堂上有n个学生,一共有m门课程(序号为1、2、3、、、m);
由于时间限制,每个学生只能预习序号为l[i]到r[i]的课程;
老师会询问若干个课程的预习情况,某个课程如果预习了可以得1分,没预习则扣1分;
现在想知道,分数最高者和分数最低者,两者的最大分差是多少?
注意:
1、老师可以任意询问多个课程,但每个课程只能询问1次;
2、分数可以为负数;

输入:
第一行,整数𝑡 表示t个样例 𝑡 (1≤𝑡≤10000)
每个样例 第一行,整数𝑛 and 𝑚 (2≤𝑛≤1e5,1≤𝑚≤1e9 )
接下来n行,每行两个整数𝑙𝑖 and 𝑟𝑖 (1≤𝑙𝑖≤𝑟𝑖≤𝑚 )

输出:
每个样例一行,输出分数最高者和分数最低者,两者的最大分差;

Examples
input
6
4 8
2 6
4 8
2 7
1 5
3 3
1 3
2 3
2 2
3 5
1 5
1 5
1 5
3 5
1 1
3 3
5 5
4 7
1 7
1 3
3 3
4 5
2 4
1 3
2 4

output
6
4
0
2
12
2

题目解析:
抽象成两个线段,求某个线段去掉共同部分的最大值。
我们以线段A和B来思考,我们固定线段A,线段B有几种情况:
1、线段B与线段A相交,并且是线段B右边界超过了线段A,此时线段B的左区间越大越好;
2、线段B与线段A相交,并且是线段B左边界超过了线段A,此时线段B的右区间越小越好;
3、线段B在线段A内部,此时线段B越短越好;
4、线段B覆盖了线段A,此时可以认为是情况1或者情况2,所以当下情况可以忽略;

由上面分析可以知道,我们知道最终左区间最大、右区间最小、线段最短,这三种情况的线段必然会是最终两个线段中的一个;
那么可以选择这三条线段,再枚举其他所有线段,得到最优解。

trick1:
在处理线段相交、覆盖的时候,需要边界情况,可以枚举上面提到的多种样例情况进行测试;
比如说样例:
4
2 20
1 2
2 3

2 20
1 2
3 4

2 20
1 3
2 4

2 20
2 3
1 4

trick2:
由于数据范围较大,在枚举较大值时,用0xfffffff这种容易出错,直接用1e9+1保证结果正常;

class Solution {
    static const lld N = 201010;
    pair<lld, lld> a[N];
    
    lld look(lld x1, lld y1, lld x2, lld y2) {
        lld ret = 0;
        pair<lld, lld> p[2] = {{x1, y1}, {x2, y2}};
        sort(p, p + 2);
        // p[0].first < p[1].first
        if (p[0].second < p[1].first) {
            ret = max(p[0].second - p[0].first + 1, p[1].second - p[1].first + 1);
        }
        else if (p[0].second < p[1].second) {
            ret = max(p[1].first - p[0].first, p[1].second - p[0].second);
        }
        else {
            ret = (p[1].first - p[0].first) + (p[0].second - p[1].second);
        }
        return ret;
    }
    
    lld check(lld x, lld y, lld n) {
        lld ret = 0;
        for (lld i = 0; i < n; ++i) {
            ret = max(ret, look(x, y, a[i].first, a[i].second) * 2);
        }
        return ret;
    }
    
public:
    void solve() {
        lld t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            lld n, m;
            cin >> n >> m;
            for (lld i = 0; i < n; ++i) cin >> a[i].first >> a[i].second;
            
            
            lld ans = 0;
        
            lld len = 1e9 + 1, x = 0, y = 0;
            for (lld i = 0; i < n; ++i) {
                if (a[i].second - a[i].first < len) {
                    x = a[i].first;
                    y = a[i].second;
                    len = y - x;
                }
            }
            ans = max(ans, check(x, y, n));
            
            x = 0, y = 0;
            for (lld i = 0; i < n; ++i) {
                if (a[i].first > x) {
                    x = a[i].first;
                    y = a[i].second;
                }
            }
            ans = max(ans, check(x, y, n));
            
            x = 0, y = 1e9 + 1;
            for (lld i = 0; i < n; ++i) {
                if (a[i].second < y) {
                    x = a[i].first;
                    y = a[i].second;
                }
            }
            ans = max(ans, check(x, y, n));
            
            cout << ans << endl;
        }
    }
}

题目5

题目链接
题目大意:
有3个正整数a、b、c,并且满足a+b=c;
现在已知a、b、c三个整数的位数,用十进制表示分别为A、B、C;
想知道所有满足a+b=c的字符串中,按照字典序,第k个字符串是什么。
以 𝐴=1 , 𝐵=1 , 𝐶=2 为例
第1个字符串是,1+9=10
第2个字符串是,2+8=10
第3个字符串是,2+9=11
...

输入:
第一行,整数𝑡 表示t个样例 𝑡 (1≤𝑡≤1000)
每个样例一行,整数𝐴 , 𝐵 , 𝐶 , 𝑘 (1≤𝐴,𝐵,𝐶≤6 , 1≤𝑘≤1e12 ).

输出:
每个样例一行,如果存在,得输出第k个组合;
如果不存在,则输出-1;

Examples
input
7
1 1 1 9
2 2 3 1
2 2 1 1
1 5 6 42
1 6 6 10000000
5 5 6 3031568815
6 6 6 1000000000000

output
2 + 1 = 3
10 + 90 = 100
-1
9 + 99996 = 100005
-1
78506 + 28543 = 107049
-1

题目解析:
首先,我们知道数字c长度不会比数字a和数字b短,因为两个正整数相加,位数不会变成少;
其次,两个正整数相加,位数最多变长1位,因为进位不可能连续变长2位,比如说99 + 99=199,2个两位数相加,数字和最多是三位;

剩下所有的数字,总能找出A+B=C的组合。
由于要按照字典序,那么枚举A优先级最高,其次是枚举B,最后C由A+B决定,不用枚举(但要满足位数限制);
所以A首先从pow(10, A-1)开始枚举,也就是A=2则从10开始枚举,A=3则从100开始枚举;
数字B的枚举同样有个区间[minB, maxB],minB=pow(10, B-1),maxB=pow(10, B) - 1;
数字C的结果区间同样是[minC, maxC];
如果想要满足A+B=C,那么A+maxB应该要大于等于minC,并且A+minB应该要小于等于maxC;
分析到这里,就可以很容易知道,当固定A之后,B的取值区间应该就是minC-A到maxC-A。

整个算法要枚举A的数值,每次枚举复杂度O(1),整个算法复杂度O(A);

class Solution {
    typedef long long lld;
     
    static const lld N = 201010;
    
public:
    void solve() {
        lld t;
        cin >> t;
        while (t--) {
            lld a,b,c,k;
            cin >> a >> b >> c >> k;
            if (c < a || c < b || c > (max(a, b) + 1)) {
                cout << -1 << endl;
                continue;;
            }
            
            lld find = 0;
            for (lld i = pow(10, a - 1); i < pow(10, a); ++i) {
                // i + j = l
                lld minJ = pow(10, b - 1);
                lld maxJ = pow(10, b) - 1;
                lld minL = pow(10, c - 1);
                lld maxL = pow(10, c) - 1;
                if (i + maxJ >= minL && i + minJ <= maxL) {
                    lld startJ = max(minJ, minL - i);
                    lld endJ = min(maxJ, maxL - i);
                    lld sum = endJ - startJ + 1;
                    if (sum < k) k -= sum;
                    else {
                        find = 1;
                        printf("%lld + %lld = %lld\n", i, startJ + k - 1, i + startJ + k - 1);
                        break;
                    }
                }
            }
            if (!find) cout << -1 << endl;
        }
    }
}
ac;
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