【BZOJ2944】[Poi2000]代码(卡特兰数)

这题在网上找不到题解,硬写一下午终于写出来了……

题目:

BZOJ2944

分析:

首先明确:

比较两棵节点数相同的二叉树时,根节点是第一关键字,左子树是第二关键字,右子树是第三关键字;

然后我们分析一下题目中那个4个节点,14种代码的例子

左子树大小(sl) 右子树大小(sr) 根节点 对应名次 对应代码数量 (C_{sl}*C_{sr})
0 3 a 1~5 5 (abcd 、abdc、 acbd、 adbc、 adcb) (1*5=5)
1 2 b 6~7 2 (bacd、 badc) (1*2=2)
2 1 c 8~9 2 (cabd、 cbad) (2*1=2)
3 0 d 10~14 5 (dabc、 dacb、 dbac、 dcab、 dcba) (5*1=5)

(由于博客园的Markdown似乎不支持表格,此图截自我的CSDN博客

(先不管最后一列)我们发现左子树大小决定了根节点的字母,并将这14种二叉树形态分成了长度为5、2、2、5的四“段”。因此,我们知道要求第多少名,就可以根据它在哪一段求出左子树的大小(比如样例中的第11名在第4段,因此左子树大小为3,代码一定以'd'开头)。并且这个过程可以递归下去,求出树的形态。代码如下

    void dfs(ll n, int k, int tmp)
    {
        int sizel = 0, sizer = k - 1;
        /*算出左子树的大小*/
        printf("%c", (char)(sizel + tmp + 'a'));
        if (sizel > 0)
            dfs(/*左子树的名次*/, sizel, tmp);
        if (sizer > 0)
            dfs(/*右子树的名次*/, sizer, tmp + sizel + 1);
    }

有一个结论,如果用(C_n)表示(Catalan)数的第n项,则(n)个结点的二叉树有(C_n)种不同的形态
(证明见Catalan number - Wikipedia,相关公式推导见【知识总结】卡特兰数 (Catalan Number) 公式的推导
那么当根节点的字母固定,左右子树大小随之固定,以该字母开头的代码的数量就是(C_{sl}*C_{sr}),也就是上表最后一列。
根据这个性质,可以暴力算出根节点的字母和左右子树的大小,代码如下

        while (n)
        {
            if (n > Catalan[sizel] * Catalan[sizer])
            {
                n -= Catalan[sizel] * Catalan[sizer];
                sizel++, sizer--;
            }
            else
                break;
        }

这段代码执行后,(n)就是当根节点固定时该代码的排序(比如样例中dacb是以'd'开头的第二个,此时(n=2)
此时的排序是以左子树为第一关键字,右子树为第二关键字的。可以想象成一个两位数,个位满(C_{sr})向十位进一。所以此时所求左子树在(C_{sl})个左子树中的排名是(lceil frac{n}{C_{sr}} ceil),所求右子树在(C_{sr})个右子树中的排名是(n mod C_{sr})(注意特判(0)的情况)
代码:

注意不是每一棵子树所代表的字母集合都是从'a'开始的,所以要有(tmp)变量

#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cmath>
using namespace std;
namespace zyt
{
	typedef long long ll;
	ll Catalan[20];
	void dfs(ll n, int k, int tmp)
	{
		int sizel = 0, sizer = k - 1;
		while (n)
		{
			if (n > Catalan[sizel] * Catalan[sizer])
			{
				n -= Catalan[sizel] * Catalan[sizer];
				sizel++, sizer--;
			}
			else
				break;
		}
		printf("%c", (char)(sizel + tmp + 'a'));
		if (sizel > 0)
			dfs(ceil((double)n / Catalan[sizer]), sizel, tmp);
		if (sizer > 0)
		{
			int x = n % Catalan[sizer];
			dfs(x ? x : Catalan[sizer], sizer, tmp + sizel + 1);
		}
	}
	void work()
	{
		ll n;
		int k;
		scanf("%lld%d", &n, &k);
		Catalan[0] = 1;
		for (int i = 1; i <= k; i++)
			Catalan[i] = Catalan[i - 1] * (4 * i - 2) / (i + 1);
		dfs(n, k, 0);
	}
}
int main()
{
	zyt::work();
	return 0;
}


原文地址:https://www.cnblogs.com/zyt1253679098/p/9615091.html