【hdoj_1085】Holding Bin-Laden Captive![母函数]

题目:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1085


可以这样理解题意:给出1元,2元和5元的三种硬币若干,每种硬币数量给出,现在可以从所有的硬币中,选出若干(三种中的若干种,若干个)组合出一定的金额,待求的是不能组合出来的金额的最小值.


例如

题目给出的测试例题中,三种硬币数量分别为1,1,3,则题目抽象成数学问题为:

(1+x)(1+x^2)(1+x^5+x^10+x^15)的乘积展开式中,按照次数递增的顺序排列,第一个系数为0的项的次数是多少次?

展开之后,可以发现,1,x,x^2,x^3都存在,x^4不存在,所以,结果为4.

再例如

三种硬币的数量分别为2,1,2,则(1+x+x^2)(1+x^2)(1+x^5+x^10),展开式中1,x,...,x^14(最高次项)都存在,系数都不为0,所以,第一个系数为0的项为x^15,所以,结果为15.


思路:给出三种硬币的数量分别为n1,n2,n5,则最大金额为max=1*n1+2*n2+5*n5,最小金额为0,如果中间缺省一些金额,则求出最小的缺省的金额,如果中间不缺省,则题目所求的最小值为max+1.

直观理解的C++代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int n1,n2,n5;
	while(1)
	{
		cin >> n1 >> n2 >> n5;
		if(!n1 && !n2 && !n5)//结束条件
			break;

		int c[10000] = {0};//若money表示金额,则c[money]值的意思是组成金额money共有几种可能的组合,如果为0,则不能组成这种金额.

		for(int i=0;i<=n1;i++)
			for(int j=0;j<=n2;j++)
				for(int k=0;k<=n5;k++)//(每种硬币最少可以选择0个,最多可以选择n_i个)
				{
					int money = 1*i + 2*j + 5*k;//在选择i个1,j个2和k个5的情况下的金额
					c[money] += 1;//组成金额money的可能方法+1
				}
		int max = 1*n1+2*n2+5*n5;//最大金额
		int ok = 0;//开关变量
		for(int m=0;m<=max;m++)
			if(!c[m])//如果第m项系数为0
			{
				cout << m << endl;//输出这个结果
				ok = 1;
				break;
			}
		if(!ok)//如果0~max的项的系数均非0
			cout << max+1 << endl;
	}
	
	return 0;
}



上述代码提交,提示超时.因为,代码中含有三层循环,而每层循环的最大次数为1000次,所以最大总共循环次数为10^9.

简化的做法是将三层循环分布化为两层循环,(A)(B)(C)可以先计算A和B组合的结果D,再计算D和C组合的结果.

如何用代码实现?看一个例子:

1个1元,1个2元,3个5元,则:

首先,单独用一种硬币可以组合的金额对应的方法种类数分别为:

只用1元的:a[0] = 1,a[1] = 1;

只用2元的:b[0] = 1,b[1] = 0,b[2] = 1;

只用5元的:c[0]  = 1,c[1~4] = 0,c[5] = 1,c[6~9] = 0,c[10] = 1,c[11~14] = 0,c[15]=1;

然后,组合1元和2元的:

d[0] = a[0]*b[0] = 1;

d[1] = a[0]*b[1] + a[1]*b[0] = 1;

d[2] = a[0]*b[2] = 1;

d[3] = a[1]*b[2] = 1;

之后,再将上面的结果与5元的组合:

e[0] = d[0]*c[0] = 1;

e[1] = d[1]*c[0] = 1;

e[2] = d[2]*c[0]  =1;

e[3] = d[3]*c[0] = 1;

e[4] = 0(没有方法可以组合得到4)

......

上述过程的C++代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int num_1,num_2,num_5;
	while(1)
	{
		cin >> num_1 >> num_2 >> num_5;
		if(!num_1 && !num_2 && !num_5)//结束条件
			break;

		int a[10000]={0},b[10000]={0},c[10000]={0},d[10000]={0},e[10000]={0};
		int i,j;
		
		//初始化:只用一种硬币,可以组合成的金额对应的方法种类数
		for(i=0;i<=num_1;i++)
			a[i] = 1;
		for(i=0;i<=num_2;i++)
			b[2*i] = 1;
		for(i=0;i<=num_5;i++)
			c[5*i] = 1;
		
		//1和2组合的结果
		for(i=0;i<=num_1;i++)
			for(j=0;j<=num_2;j++)
				d[i+2*j] += a[i] * b[2*j];
			//[注意]a[i]*b[2*j]中间的乘号:i对应a[i]种方法,2*j对应b[2*j]中方法,所以i+2*j对应a[i]*b[2*j]种方法

		//1和2组合之后,再与5组合的结果
		for(i=0;i<=num_1+2*num_2;i++)
			for(j=0;j<=num_5;j++)
				e[i+5*j] += d[i] * c[5*j];
		
		int max = num_1 + 2*num_2 + 5*num_5;
		
		/*输出各项系数(组合成这种金额的方法种类数)
		for(i=0;i<=max;i++)
			cout << e[i] << " ";
		cout << endl;
		*/

		int ok = 0;
		for(i=0;i<=max;i++)
			if(!e[i])
			{
				cout << i << endl;
				ok = 1;
				break;
			}
		if(!ok)
			cout << max+1 << endl;
	}

	return 0;
}


上述代码,提交AC.

总结和注意:

1.本题用到组合数学的思想,第一种代码(三层循环)有助于理解思路,第二种代码,无非将()()()的过程拆分成两部分,从而避免过多循环.在代码实现时候,可以用一个难度适中的实例,手动计算整个过程,有助于理解写代码.

2.第二种代码中,【注意】

原文地址:https://www.cnblogs.com/tensory/p/6590761.html