hdu 2062 Subset sequence 解题报告

系统 1238 0

 

hdu 2062 Subset sequence

 

Problem Analyse
  考虑一个集合 An = { 1, 2, ..., n}。比如,A1={1},A3={1,2,3}。我们称一个非空子集元素的排列为一个子集序列。对所有的子序列按字典顺序排序。你的任务就是给出第m个子序列。

 

 

Algorithm Analyse
  首先我们来看看An一共有多少个子集。
n=1时,只有{1}一个子集合

n=2时,就有:
{1}, {2},
{1, 2}, {2, 1}
4个子集合。

n=3时,有
{1}, {2}, {3},
{1, 2}, {1, 3}, {2, 1}, {2, 3}, {3, 1}, {3, 2},
{1, 2, 3}, {1, 3, 2}, {2, 1, 3}, {2, 3, 1}, {3, 1, 2}, {3, 2, 1}

 

也许你发现规律了。An子集合的个数为:
C 1 n ·A 1 1 + C 2 n ·A 2 2 + ... + C n n ·A n n
这个公式是对的。但我们换个角度看。
n=3时,有
{1}
{1, 2}
{1, 2, 3}
{1, 3}
{1, 3, 2}

{2}
{2, 1}
{2, 1, 3}
{2, 3}
{2, 3, 1}

{3}
{3, 1}
{3, 1, 2}
{3, 2}
{3, 2, 1}

 

不难发现,An可以按首数字分成n组,而每组里除了第一项,剩下的就是An-1的子集合了。
∴f(n) = n[f(n-1) + 1]
f(1) = 1

我们拿测试数据3 10来做个示范,解释一下怎么求解。
因为n=3,所以开始数组里1、2、3三个数。
我们知道,n=2时,有4种排列,所以上面n=3可以分成三组,每组5个(加上空集)。
因此第10个在第二组里。所以第一个是2,把2输出。原来的数组里删除2,变成1、3两个数。然后10 - (2 - 1) * 5 = 5,即它在第2组的第5个。
减去首个空集合,5 - 1 = 4 ≠ 0,表示2后面还有数字。
因为A1 = 1是,所以再第2组里又可以分成两组,每组2个(加上空集)。
所以,4在第2组,剩下的数组中,第二个元素是3,所以输出3。再把数组里的3删除,剩下1一个数。
然后4 - (2 - 1) * 2 = 2,既它是第2组的第2个。
减去首个空集,2 - 1 = 1 ≠ 0,表示2后面还有数字。
按上面的方法继续下去,直到n = 0 或 后面为空集为止。
最后输出数组里的第1个元素,就得到2 3 1,就是解了。

从上面的计算可以看出来,本题目的关键是先求的An中每一组的个数g(n)
不难得出:g(n) = f(n) / n
∵f(n) = n[f(n-1) + 1]
∴g(n) = n[f(n-1) + 1] / n = f(n-1) + 1
∵f(n-1) = (n-1) * g(n-1)
∴g(n) = (n-1) * g(n-1) + 1

 

 


代码如下:

    #include <stdio.h>





int main()

{

    int i,n,t;//n:一共多少元素<=20。t:所求子集位于分组后的第几组

    __int64 m;//位于第几个子集

    __int64 c[21]={0};//后面将子集分组后平均每组个数,如:c[2]表示n=2时的分组每组中子集数

    int s[21];//后面将子集按字典序分组后每组的初始首元素,组数<=20





    for (i=1;i<21;i++)

        c[i]=c[i-1]*(i-1)+1;//推导出来的c[n]=(n-1)*c[n-1]+1

    while (scanf("%d%I64d",&n,&m)!=EOF)

    {

        for(i=0;i<21;i++)

            s[i]=i;//每循环一次就重新归位每组首元素

        while (n>0&&m>0)

        {

            t=m/c[n]+(m%c[n]>0?1:0);

            if(t>0)//得到第m个子集在分组后的第t组,若t>0

            {

                printf("%d",s[t]);

                for(i=t;i<=n;i++)

                    s[i]=s[i+1];//或s[i]+=1,我们发现:第n组中,第2个元素在第n个时变为它的下一个数

                m-=((t-1)*c[n]+1);//减去(t-1组总子集数+1),m变为表示在剩余子集中位于第几个

                putchar(m==0?'\n':' ');

            }

            n--;//依次递减,直到执行上面的if代码或退出

        }





    }

    return 0;

}


  

 


具体操作步骤如下:

程序必需因素:

    1、每组子集的个数c[n];

    2、每组子集的首元素;

    3、所求子集位于当前分组后的第几组中t

    4、所求子集位于该组的第几个


主要递归步骤:

1、求出所在组t

2、输出所在组t的首元素s[t](同一组首元素相同)

3、将该子集的下一个元素到最后一个的值+1,注意这个规律:在第i组,首元素为i,删除首元素后,在第i个子集后首元素均变大+1.


程序步骤实例解说:

 

n=3,m=10时,有
{1}
{1, 2}
{1, 2, 3}
{1, 3}
{1, 3, 2}
{2}
{2, 1}
{2, 1, 3}
{2, 3}
{2, 3, 1}
{3}
{3, 1}
{3, 1, 2}
{3, 2}
{3, 2, 1}


1。求得t=2
先输出第2组首元素2,再去掉前面不需要的分组,和首元素,剩下唯一一组子集:
因此此时m-=((t-1)*c[n]+1)=4
//{}
{1}
{1, 3}
{3}
{3, 1}
此时的s[t~~n]均变大+1
2。然后再分成两组, t=m/c[n]+(m%c[n]>0?1:0)求得当前在第t=2组
输出第2组首元素3,再去掉前面不需要的分组,和首元素,剩下唯一一组子集
因此此时m-=((t-1)*c[n]+1)=1
//{}
{1}
3。然后剩最后一组, t=m/c[n]+(m%c[n]>0?1:0)求得当前在第t=1组
输出第1组首元素1,和首元素,剩下唯一一组子集
{}//空集
因此此时m-=((t-1)*c[n]+1)=0
最后退出。

 

 


 

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