Postal Vans解题报告(新)

题目在这里

https://docs.google.com/Doc?id=dhq9z66j_2479hnsxhs

解题报告和我的程序在这里

https://docs.google.com/Doc?id=dhq9z66j_1g8h4bzgq

直接放上来效果是差到一定程度,只能放到Google Docs上面去了。编辑的时候我本来还想用Star Office,可是用起来十分不爽,Microsoft Office 2007才是王道。它的公式编辑功能才是王道。

Update:上面那两个链接好像不太稳定(好像刷新几次就可以了)还是放到这里来吧:

Analysis & Solution of Postal Vans

Step 1: 初步认识:由路径到美妙的线条

题目要求的,是从西北角环游一圈回到西北角,然后经历所有点的路径,不同方向算的是两种路径!所以一种路径形状(即无向的路径)即对应2种路径!所以我们只要找到盖住所有点的线条的数目,再乘以2,就是路径数。如下。

Step2: 感性把握:有内凹的美妙的线条

易证每个点必连有2条边。所以角点2条边是跑不掉的。而边上的点连的三条边也有两条边属于路径。属于最后的形状!对于里面的点,则需要在外面有一些边凹进去覆盖他们。

于是我们对路径的形状就有一个大体的把握,大概就是路径在网格的四周围一圈,

然后中间有一些凹进网格的部分去覆盖里面的点。如下。

Step3: 理性分析:不同的内凹,不同的美

亲爱的读者,你从上面的图看出了什么端倪了吗?

很明显,向内凹有两大类:

第一类是左下角的图,就是内凹只包含第一行&第三行的格子。这样子内凹必定在每一列各自的第三行内凹,对应上面第一行也内凹(想一想,为什么?)

第二种是上面两幅图,就是凹到了第二行的格子,其中又分两小类:左上角的图是内凹的开口在上下,右上角的图是开口在左右的格子。这种内凹只能有一个开口,一个开口只能有1个格子宽(为什么?)。

右下角的图意思是说,各种类型的内凹可以一起出现!不同的美搭配,创造最诱人的美丽!Linlin一样美!

Step 4: 解题大方向:由左到右,慢慢深入

初看此题让人联想起Betsy’s Tour. 模型几乎一模一样。但是有一个质的区别,就是只有四横线!而竖线数目多得惊人。于是我们知道这不可能是指数及复杂度的题目,而是DP!!! DP关键就是利用它只有4横行的特点,从左到右,慢慢深入,直至顶到底为止!

Step 5: 设计状态:有状态才能干

首先我们处理左边两幅图的状况,也就是开口在上下(无论有没有包含第二行的格子)的状况。

定义一个一维数组,d[i]表示i格子中,以除了最左最右两列格子作为开口的内凹恰好(不多不少)覆盖这i格子中间的i-1格点的方法数。如下图是i=4的情况。

下面是例子,最右边的是属于d[4]的方法,而左边两个不是。

Frame1 Frame2 Frame3

Step 6: 转移方程:状态向高潮挺进!

假如这i格子,倒数第2列像这样子,这样的的方案数就是剩下i-2列的方法数。也就是d[i-2]

假如倒数第二列第二行被凹陷包含(如下)。那么这个凹陷横贯的列数可能从1i-2. 当它横贯的列数为j时,这个凹陷的开口就有2j种可能(有j列,而这个凹陷可能在上下开口)。而剩下区域覆盖数便是d[i-j-1]

这样子状态转移方程便是:

然后临界条件是d[1]=1; d[2]=0; (想一想,为什么?)

Step 7: 最终答案:青由蓝中出,而又胜于蓝

得到d数组后,离最后的答案还有一定距离!因为这只是凹陷的开口在上下的情况,我们还要考虑凹陷在左右的情况。我们容易知道凹陷在左右,只可能是一根在第二行直接插入的情况,如左下图。不可能有分叉,因为那样就会变成两条线,如右下图。

所以我们枚举左边插入深度和右边插入深度。剩下的地方便要有上下开口的凹陷填补。当左边插入深度为u,右边插入深度为v时,方案数便是d[n-i-j-1]。所以r的值就是:

直接计算这个式子要O(n2)的复杂度,但是这个式子可以化简:每个d[i]被累加的次数是n-i次。于是r的表达式又可以写为:

这样子对r的运算便下降到O(n)的复杂度。

Frustration 1: 方程太早设出来不一定就好

就这样子按照这个方程设计了第一个版本的DP。发现到后面超过longword的范围了。

我的高精度一直是我的弱项,所以在这里又卡了我很久。(可能与我还心猿意马地想去看奥运会的比赛有关系吧)

Frustration 2: 太早设不好,太慢也不好

接下来我就收到迎头棒喝:

Step 7: 相信自己,总有雄起的那一天!

当时我和吴宏聊天,下面是记录:

2008/8/13

Sinya 13:10:02

琳琳得冠军

吴宏 13:10:05

怎么了

Sinya 13:10:15

自卑lo

吴宏 13:10:24

那你就明年拿noi金牌啊

吴宏 13:11:23

如果有省队的话 应该有吧

I think 省队=NOI金牌

Sinya 13:11:53

IOI

Sinya 13:12:08

奥运会不是全运会

吴宏 13:12:16

Sinya 13:15:35

我们是井底之蛙

吴宏 13:16:01

我还没出过汕头

你还没出过广东

Sinya 13:17:17

可怜的吴宏,明年一鸣惊人!!!

吴宏 13:18:49

争取可以哈哈

Sinya 13:19:26

我一年以来受到的打击太多了

吴宏 13:19:57

但是

在别人眼里

你还是很强

Sinya 13:20:32

谁的眼里……

吴宏 13:20:38

而我

整个高一

太不堪了

算了 高一都过了

吴宏 13:21:51

eg. jz很多人眼里

新野同学是有点传奇色彩的人物

吴宏 13:22:54

不过

可能有些东西别人不理解

这个就不知道了

Sinya 13:24:17

传奇色彩……

为什么

吴宏 13:24:58

读书很劲

又会各种竞赛

Sinya 13:25:47

可是这种人很多

吴宏 13:26:53

那你觉得失败在哪里呢

吴宏 13:27:06

应该说打击

Sinya 13:27:58

算是吧

Sinya 13:28:11

可能初三太顺了

吴宏 13:29:42

初三我过得很好

高一

我很失望

Sinya 13:30:13

Sinya 13:30:16

失望

吴宏 13:31:16

何必为这个呢

当你ac这道题之后

你就会发现 现在的失望没必要

Sinya 13:31:38

usaco2道了

吴宏 13:31:51

而且 早晚会ac的 就像前100多道一样

Sinya 13:31:51

这道vans很少人能自己做过去

Sinya 13:31:54

是的!

Sinya 13:32:03

等我ac了再聊

吴宏 13:32:07

ok

Sinya 13:33:02

如果比赛我肯定打表,我表是打得出来的

Sinya 13:34:42

1000是极端数据了

Sinya 13:35:42

我想到怎么把我的方法降到O(n)

Sinya 13:36:52

不聊了,我努力

吴宏 13:37:02

吴宏 13:37:04

88

Step 8: 仔细分析,让时间函数挺直,不再弯曲

分析一下超时的原因:对r的运算已经降到O(n)的时间复杂度,超时主要是因为对d数组的计算。每次算d[i]都要枚举j,复杂度是O(n2),时间随n变化的函数是弯曲,往上翘的。

但是我估计里面一定有重复运算,所以就研究一下d[i]的表达式:

上面那一坨显然无法让人认清楚问题的本质,突然我想起了我们数学竞赛班的樊彪老师的名言,其实是中国数学竞赛的老前辈单樽老师的名言:从简单的做起!

d[1]=1;

d[2]=0;

d[3]=d[1]+d[1]*2;

d[4]=d[2]+d[1]*4+d[2]*2;

d[5]=d[3]+d[1]*6+d[2]*4+d[3]*2

……

同学们,你们看出端倪了吗?从d[3]开始,d[i]便是d[i-2]加上一个金字塔型的东西。我们用temp2来表示这个东西。i每次加一,那坨东西地下就都加上一层:d[1]*2+d[2]*2+…+d[i-1]*2. 我们用temp1表示下面这一层。

首先我们把temp1temp2清零。然后从3n-1每次算d[i]的时候,都让temp1=temp1+d[i-2]; 就是让下面哪一层变长,然后是temp2=temp2+temp1,就是让那一坨东西在下面多加一层。

于是我们每次算d[i]只需O(1)的复杂度,所以算整个d数组降为O(n)的复杂度,整个程序的复杂度也为O(n)了。时间关于n的函数变为一条直线,挺直,不弯曲!

My Program

{
ID: Sinya1
PROG: vans
LANG: PASCAL
}

//For Linlin and Junde Huang      //指的是琳琳和黄俊德。

const
  pn=’vans’;

type
  bignumber=array[0..500]of word;

var
  r:bignumber;
  temp1,temp2:bignumber;
  d:array[0..1000]of bignumber;
  i,j,n:longint;

function plus(x:bignumber;y:bignumber):bignumber;//高精度加法
var
  i:longint;
begin
  for i:=1 to y[0]do begin
    inc(x[i],y[i]);
    if x[i]>9 then begin
      dec(x[i],10);
      inc(x[i+1])
    end;
  end;
  if y[0]>x[0]then x[0]:=y[0];
  if x[x[0]+1]>0 then
    inc(x[0]);
  exit(x);
end;

function multiply(x:bignumber;y:longint):bignumber;//高精度乘单精度
var
  carry,i:longint;
begin
  if y=0 then begin
    fillchar(x,sizeof(x),0);
    x[0]:=1;
    exit(x);
  end;
  carry:=0;
  for i:=1 to x[0]do begin
    x[i]:=x[i]*y+carry;
    if x[i]>9 then begin
      carry:=x[i]div 10;
      x[i]:=x[i]mod 10;
    end else begin
      carry:=0;
    end;
  end;
  x[x[0]+1]:=carry;
  while x[x[0]+1]>0 do begin
    inc(x[0]);
    if x[x[0]]>9 then begin
      inc(x[x[0]+1],x[x[0]]div 10);
      x[x[0]]:=x[x[0]]mod 10;
    end;
  end;
  exit(x);
end;

begin
  assign(input,pn+’.in’);reset(input);
  assign(output,pn+’.out’);rewrite(output);

  readln(n);

  fillchar(d,sizeof(d),0);
  d[1][0]:=1;
  d[1][1]:=1;
  d[2][0]:=1;
  fillchar(temp1,sizeof(temp1),0);
  fillchar(temp2,sizeof(temp2),0);
  temp1[0]:=1;
  temp2[0]:=1;

  for i:=3 to n-1 do begin
    temp1:=plus(temp1,multiply(d[i-2],2));
    temp2:=plus(temp2,temp1);
    d[i]:=plus(temp2,d[i-2]);
  end;

  fillchar(r,sizeof(r),0);
  for i:=1 to n-1 do begin
    r:=plus(r,multiply(d[i],n-i));
  end;

  r:=multiply(r,2);

  for i:=r[0]downto 1 do
    write(r[i]);
  if r[0]=0 then write(0);
  writeln;

  close(input);
  close(output);
end.

About The Problem: 不同的外形,同样的感觉

ac之后看了一下Analysis,发现它的解释和我的相异,但是写出来的方程是类似的,本质是相同的。这让我想起了勾股定理的n种证明。所谓条条道路通罗马是也

About Training: 自己做比看别人做爽

我们看到一道题有两种选择,自己做,还有就是看题解再做。这两种方法截然不同。樊彪老师说过,题的数量是有限的,一道题看了题解,我们就失去了一次训练自己思维能力的机会。USACO就那么一百道题,每一道都是精华,每一道都应该仔细思考。这道题我自己想出来,收获肯定比某些人到处找题解多。

About Solving Problems: CCTV

这个CCTV指的不是电视上那个恶心的CCTV。而是Calmness, Confidence, Thoughts & Vision.

最后借用CCTV的一句话,OI, 很黄,很暴力!!!

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