题目大意
给定n个数字,规定一种 cute 排序:序列中的数字大小为严格的波浪形,即 a[0] > a[1] < a[2] > a[3] < .... 或者 a[0] < a[1] > a[2] < a[3] .....。对于N个数字来说,可以构成多个cute序列,这些序列按照字典序进行排序,求出第k个序列。
题目分析
一、求字典序的第i个排列
直接一位一位枚举答案!从前到后枚举求得每一位:枚举一位时,计算在这样的前缀下,后面的总的排列数。如果严格小于总编号,则该位偏小,换更大的数,同时更新总编号;若大于等于,则该位恰好,枚举下一位,总编号不用更新。
二、使用动态规划
由于题目要求按照字典序的第k个cute序列,因此我们需要在字典序中,n个数字构成的cute序列以第i大为开头的有多少个。这样一个计数问题,有子结构 + 无后效性(需要进一步证明), 因此考虑使用动态规划。
一般使用动态规划来解决问题需要问题满足几个条件:
(1)可以划分子问题,子问题与总问题相似
(2)无后效性
由n个数字构成的cute序列(波浪形序列)中,其连续的n-1个数字肯定也是cute序列;
无后效性,在设计状态,并用动归数组dp表示状态、推演状态的时候,需要保证当前点以后的状态只和当前点的状态有关,而与当前点是如何到达(未来的状态只和当前点的当前数值有关,和过去到当前点的路径的无关)。
首先考虑 A[n] 表示n个数字构成的cute序列的总数,显然太粗糙,不知道n个数字之间的关系,无法进行状态推演;
然后考虑 A[n][i] 表示由n个数字构成的,且以n个数字中第i大为开头的cute序列的总数,这样来进行状态推演的时候,A[n][i] = sum-of(A[n-1][k]),选择哪些k,和i和k的大小关系有关,因此不能保证无后效性;
因此考虑使用 Up[n][i] 表示n个数字构成的,且以第i大为首的上升序列(a[1] > a[0])的个数;Down[n][i]表示n个数字构成的,以第i大为首的下降序列(a[1] < a[0])的个数,这样,就有递推关系:
for (int k = i; k <= m - 1; k++){
Up[m][i] += Down[m - 1][k];
}
for (int k = 1; k < i; k++){
Down[m][i] += Up[m - 1][k];
}
实现 (c++)
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#include<string.h>
#include<vector>
using namespace std;
#define MAX_COL_NUM 22
long long int Up[MAX_COL_NUM][MAX_COL_NUM];
long long int Down[MAX_COL_NUM][MAX_COL_NUM]; int main(){
int T, N;
long long int C;
scanf("%d", &T); //用动态规划,先求出dp数组。
//Up表示开始是上升(即A[1] > A[0]) 的波浪数组, Down表示开始是下降的波浪数组
//Up[n][i] 表示有n个数组成的序列,将第i大的数作为第一位的上升序列的个数
//Down[n][i] 表示由n个数组成的序列,将第i大的数作为第一位的下降序列个数
memset(Up, 0, sizeof(Up));
memset(Down, 0, sizeof(Down)); Up[1][1] = 1;
Down[1][1] = 1;
for (int m = 1; m <= MAX_COL_NUM - 1; m++){
for (int i = 1; i <= m; i++){
for (int k = i; k <= m - 1; k++){
Up[m][i] += Down[m - 1][k];
}
for (int k = 1; k < i; k++){
Down[m][i] += Up[m - 1][k];
}
}
} while (T--){
scanf("%d %llu", &N, &C); //候选序号,存放在vector中,便于删除
vector<int> candidates;
candidates.push_back(0);
for (int m = 1; m <= N; m++){
candidates.push_back(m);
} int result[MAX_COL_NUM]; //存放最后求出的序列
int n = N;
long long int left = C; //字典序第k大的序列
int next_dir = 2; //下一次选用的首数字和第二个数字构成上升还是下降序列,由之前序列的趋势决定
//0, 下降; 1上升; 2 both
//开始设为2,表示总序列的第一个和第二个之间的关系不明确
while (n >= 1){
int k = 1;
//n 表示,此次循环是在n个数中选择
//k 表示,此次选择n个数的第k大(这n个数放在 vector candidate中)去构成序列
while (k <= n){
if (next_dir == 0 && candidates[k] > result[N-n-1]){
if (left > Down[n][k]){
left -= Down[n][k];
}
else{
break;
}
} if (next_dir == 1 && candidates[k] < result[N-n-1]){
if (left > Up[n][k]){
left -= Up[n][k];
}
else{
break;
}
} if (next_dir == 2){
if (left > (Up[n][k] + Down[n][k])){
left -= (Up[n][k] + Down[n][k]);
}
else{
break;
}
}
k++;
}
if (k > n)
k = n;
result[N - n] = candidates[k]; next_dir = ! next_dir; //波浪形数组,方向取反 //当选择出来第一个数字之后,可以根据 left (剩余的序号)以及 Down[n][k](以选择出来的数字为开头的下降序列的个数 ) 决定
//如果 剩余的序号 小于等于 以选择出来的数字为开头的下降序列总数,则说明 第一个数字和第二个数字为下降,之后的next_dir 为上升
//否则,为下降
if (n == N){
if (left <= Down[n][k])
next_dir = 1;
else{
left -= Down[n][k];
next_dir = 0;
} } //从候选数组中删除已经选择出来的那个数
candidates.erase(candidates.begin() + k);
n --;
}
for (int i = 0; i < N; i++){
printf("%d ", result[i]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}