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试题描述:
我们把一个数称为有趣的,当且仅当:
1. 它的数字只包含0, 1, 2, 3,且这四个数字都出现过至少一次。
2. 所有的0都出现在所有的1之前,而所有的2都出现在所有的3之前。
3. 最高位数字不为0。
因此,符合我们定义的最小的有趣的数是2013。除此以外,4位的有趣的数还有两个:2031和2301。
请计算恰好有n位的有趣的数的个数。由于答案可能非常大,只需要输出答案除以1000000007的余数。
输入:
输入只有一行,包括恰好一个正整数n (4 ≤ n ≤ 1000000)。
输出:
输出只有一行,包括恰好n 位的整数中有趣的数的个数除以1000000007的余数。
输入示例:
4
输出示例:
3
其他说明:
数位DP+强制滚动
题解:
先考虑可持久化的解。首先我们还是得从题目分析
0不能再首位是吧?那首位只能是1,2,3中的一个呗是吧?你放1看看行不,肯定不行啊,所有0得在1的前面,你放1了让0情何以堪?放2可以,放3的话你让2情何以堪?
所以首位只能放2对吧?
现在来说status这个二维数组,status[i][j]到第i个位置满足第j种状态的所有可能数,总共最多有6种状态:
0 -- 0 1 (2) 3
1 -- (0) 1 (2) 3
2 -- 0 1 (2) (3)
3 -- (0) (1) (2) 3
4 -- (0) 1 (2) (3)
5 -- (0) (1) (2) (3)
在括号里的数说明前面的k位中,只出现了括号里的数,你可以发现6个状态中2都是被括号括起来的,没办法,刚刚说了2必须是首位啊
比如说status[5][4] = 70的意思就是,到第5位(首位是第1位!)为止,保持第4种状态的数一共有70个(咳咳,当然数据是我瞎掰的)
而且这是你在填第k+1位的时候能保持的仅有的6个状态,其他的状态都是无效的
比如0(1)(2) 3就是无效的,那是不可能的啊,假如说你现在填的是第k位吧,那么你填完第k位的数后的状态是只包括1和2,那你想想,怎么可能只出现1和2呢?那你让0情何以堪?0就没地方放了。
下面说转移:首先status[i][0] = 1;
到第i位为止,第i位填的数字使整个数字要满足状态0,那么这样的可能有几个?1个呗,你要能填出2以外的数来我就去……
status[i][1] = (status[i - 1][1] * 2 + status[i - 1][0]) % mod;
到第i位为止,填第i位的数,使整个数保持状态1。要满足状态1,也就是只出现0和2,那你想前i-1位应该是个什么状态,要么是只有2,要么是0,2对吧?就两种状态
然后如果前i-1位是状态0的话(只有2),那你这一位只能填0了嘛,所以status[i - 1][0]就是这样来的,如果前i-1位是状态1(有0,2),那么你现在有两种选择,填1或者是2两种情况,status[i - 1][1] * 2就是这样来的,然后把两种情况相加,就表示到第i位为止,状态为1的数共有status[i][1]这么多个
然后后面的都差不多啦,因为每一位可能会进入6种不同的状态,所以都要算出来
最后输出status[n][5],因为题目要求0,1,2,3必须至少出现一次,所有我们要输出状态5的数的个数
中间结果不断取余绝对会爆int(最坏情况是3个INF加起来超了),所以用long long存决策。
可持久化的DP:
1 #include <iostream> 2 #include <cstdio> 3 #include <algorithm> 4 using namespace std; 5 const int mod = 1000000007, maxn = 1000000 + 10; 6 int n; 7 long long status[maxn][6]; 8 void read(int& x){ 9 x = 0; int sig = 0; 10 char ch = getchar(); 11 while(!isdigit(ch)) {if(ch == ‘-‘) sig = -1; ch = getchar();} 12 while(isdigit(ch)) {x = 10 * x + ch - ‘0‘; ch = getchar();} 13 return ; 14 } 15 int solve(){ 16 for (int i = 0; i < 6; i ++) 17 status[0][i] = 0; 18 for (int i = 1; i <= n; i ++){ 19 status[i][0] = 1; 20 status[i][1] = (status[i - 1][1] * 2 + status[i - 1][0]) % mod; 21 status[i][2] = (status[i - 1][2] + status[i - 1][0]) % mod; 22 status[i][3] = (status[i - 1][3] * 2 + status[i - 1][1]) % mod; 23 status[i][4] = (status[i - 1][4] * 2 + status[i - 1][2] + status[i - 1][1]) % mod; 24 status[i][5] = (status[i - 1][5] * 2 + status[i - 1][4] + status[i - 1][3]) % mod; 25 } 26 return status[n][5]; 27 } 28 int main(){ 29 read(n); 30 printf("%d\n", solve()); 31 return 0; 32 }
然后再改成滚动的DP:
1 #include <iostream> 2 #include <cstdio> 3 #include <algorithm> 4 using namespace std; 5 const int mod = 1000000007; 6 int n; 7 long long status[2][6]; 8 void read(int& x){ 9 x = 0; int sig = 0; 10 char ch = getchar(); 11 while(!isdigit(ch)) {if(ch == ‘-‘) sig = -1; ch = getchar();} 12 while(isdigit(ch)) {x = 10 * x + ch - ‘0‘; ch = getchar();} 13 return ; 14 } 15 int cur = 0; 16 int solve(){ 17 for (int i = 0; i < 6; i ++) 18 status[cur][i] = 0; 19 for (int i = 1; i <= n; i ++){ 20 status[cur][0] = 1; 21 status[cur][1] = (status[cur ^ 1][1] * 2 + status[cur ^ 1][0]) % mod; 22 status[cur][2] = (status[cur ^ 1][2] + status[cur ^ 1][0]) % mod; 23 status[cur][3] = (status[cur ^ 1][3] * 2 + status[cur ^ 1][1]) % mod; 24 status[cur][4] = (status[cur ^ 1][4] * 2 + status[cur ^ 1][2] + status[cur ^ 1][1]) % mod; 25 status[cur][5] = (status[cur ^ 1][5] * 2 + status[cur ^ 1][4] + status[cur ^ 1][3]) % mod; 26 cur ^= 1; 27 } 28 return status[cur ^ 1][5]; 29 } 30 int main(){ 31 read(n); 32 printf("%d\n", solve()); 33 return 0; 34 }
复杂度O(n)