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poj 3252 Round Numbers 【推导·排列组合】
以sample为例子
[2,12]区间的RoundNumbers(简称RN)个数:Rn[2,12]=Rn[0,12]-Rn[0,1]
即:Rn[start,finish]=Rn[0,finish]-Rn[0,start-1]
所以关键是给定一个X,求出Rn[0,X]
现在假设X=10100100
这个X的二进制总共是8位,任何一个小于8位的二进制都小于X
第一部分,求出长度为[0,7]区间内的二进制是RoundNumber的个数
对于一个长度为Len的二进制(最高位为1),如何求出他的RoundNumbers呢(假设为用R(len)来表达),分为奇数和偶数两种情况
1、奇数情况:在Len=2k+1的情况下,最高位为1,剩下2k位,至少需要k+1为0
用C(m,n)表示排列组合数:从m个位置选出n个位置的方法
R(len)=C(2k,k+1)+C(2k,k+2)+...+C(2k,2k).
由于 A:C(2k,0)+C(2k,1)+...+C(2k,2k)=2^(2k)
B:C(2k,0)=C(2k,2k), C(2k,1)=C(2k,2k-1) ,,C(2k,i)=C(2k,2k-i)
于是 C(2k,0)+C(2k,1)+...+C(2k,2k)
= C(2k,0)+C(2k,1)+...+C(2k,k)+C(2k,k+1)+C(2k,K+2)+...+C(2k,2k)
= 2*R(len)+C(2k,k)
=2^(2k)
所以R(len)=1/2*{2^(2k)-C(2k,k)};
2. 偶数情况 len=2*k,类似可以推到 R(len)=1/2*(2^(2k-1));
第二部分,对于上面这个长度为8的例子:即X=10100100,首先如果本身是RoundNumbers,第二部分的结果总数+1
第一部分已经将长度小于8的部分求出。现在要求长度=8的RoundNumber数目
长度为8,所以第一个1不可改变
现在到第二个1,如果Y是前缀如100*****的二进制,这个前缀下,后面取0和1必然小于X,已经有2个0,一个1,剩下的5个数字中至少需要2个0,
所以把第二个1改为0:可以有C(5,2)+C(5,3)+C(5,4)+C(5,5)
现在第三个1,也就是前最为101000**,同样求出,至少需要0个0就可,所以有C(2,0)+C(2,1)+C(2,2)个RoundNumbers
。。。
将所有除了第一个1以外的1全部变为0,如上算出有多少个RoundNumbers,结果相加(由于前缀不一样,所以后面不管怎么组合都是唯一的)
将第一部分和第二部分的结果相加,就是最后的结果了。
精度要求方面,用int就可以了:two billion=20亿<2*1024*1024*1024=2^31,需用31位来表示数组,由于第一位总是1,所以求组合数的时候最多求30,C(30,k),k取值区间是[0,30],因为C(k,i)<2^k,所以结果用int表示就可以
Problem: 3252 User: ycdoit
Memory: 148K Time: 0MS
Language: C++ Result: Accepted
#include<iostream>
using namespace std;
const int MS=31;
int C[MS][MS]; //[0,...30]
int power2[MS]; //1 2 4 8 ... 2^(MS-1)
int Binary[MS];
int Solve(int X){
if(X<=1) return 0;
int i,j,k,n0,n1,Len,res=0;
for(i=0;i<MS;++i) Binary[i]=((power2[i]&X)!=0)?1:0;
for(i=MS-1;i>=0 && Binary[i]==0;--i); //停止的时候,i指向1 //总长度为i+1
for(Len=i;Len>=1;--Len){ //求出 [1...i]的R(len)
if(Len%2==1) res+=(( power2[Len-1]-C[Len-1][(Len-1)/2])>>1);
else res+=(power2[Len-1]>>1);
}
for(j=i,n0=0,n1=0;j>=0;--j) if(Binary[j]) ++n1; else ++n0;
if(n1<=n0) ++res;
for(j=i-1,n0=0,n1=1;j>=0;--j) {
if(Binary[j]){ //后面还有j位 第j位临时当做0
for(k=j;k>=0 && k+n0+1>=j-k+n1;--k) res+=C[j][k];
++n1;
}
else ++n0;
}
return res;
}
int main(){
int i,j,Start,Finish;
for(i=0;i<MS;++i) C[i][0]=1,C[i][i]=1,power2[i]=(1<<i);
for(i=2;i<MS;++i) for(j=1;j<i;++j) C[i][j]=C[i-1][j-1]+C[i-1][j];
scanf("%d%d",&Start,&Finish);
printf("%d\n",Solve(Finish)-Solve(Start-1));
return 0;
}