蓝桥杯:X进制减法

时间:2023-04-02 20:01:49

蓝桥杯:X进制减法蓝桥杯:X进制减法https://www.lanqiao.cn/problems/2108/learning/

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问题描述

输入格式

输出格式

样例输入

样例输出

样例说明

评测用例规模与约定

题目分析(贪心)

        X进制转换推导:

        解题:

AC代码(Java):


问题描述

        进制规定了数字在数位上逢几进一。

        X 进制是一种很神奇的进制, 因为其每一数位的进制并不固定!例如说某 种 X 进制数, 最低数位为二进制, 第二数位为十进制, 第三数位为八进制, 则 X 进制数 321 转换为十进制数为 65 。

        现在有两个 X 进制表示的整数 A 和 B, 但是其具体每一数位的进制还不确 定, 只知道 A 和 B 是同一进制规则, 且每一数位最高为 N 进制, 最低为二进 制。请你算出 A−B 的结果最小可能是多少。

        请注意, 你需要保证 A 和 B 在 X 进制下都是合法的, 即每一数位上的数字要小于其进制。

输入格式

        第一行一个正整数 N, 含义如题面所述。

        第二行一个正整数 Ma​, 表示 X 进制数 A 的位数。

        第三行 Ma​ 个用空格分开的整数, 表示 X 进制数 A 按从高位到低位顺序各 个数位上的数字在十进制下的表示。

        第四行一个正整数 Mb​, 表示 X 进制数 B 的位数。

        第五行 Mb​ 个用空格分开的整数, 表示 X 进制数 B 按从高位到低位顺序各 个数位上的数字在十进制下的表示。

        请注意, 输入中的所有数字都是十进制的。

输出格式

        输出一行一个整数, 表示 X 进制数 A−B 的结果的最小可能值转换为十进制后

        再模 1000000007 的结果。

样例输入

11
3
10 4 0
3
1 2 0

样例输出

94

样例说明

        当进制为: 最低位 2 进制, 第二数位 5 进制, 第三数位 11 进制时, 减法 得到的差最小。此时 A 在十进制下是 108,B 在十进制下是 14 , 差值是 94。

评测用例规模与约定

对于 30%30% 的数据, N≤10;Ma​,Mb​≤8.

对于 100%100% 的数据,2≤N≤蓝桥杯:X进制减法;1≤Ma​,Mb​≤蓝桥杯:X进制减法; A≥B.

题目分析(贪心)

        X进制转换推导:

        首先这道题我们要明白进制之间推导的过程。

        拿4进制来说,我们来让4进制的321转换成10进制。

        首先是个位的1,因为只有自身,所以肯定是1

        然后是十位的2,根据进制公式是蓝桥杯:X进制减法

        然后是百位的3,根据进制公式是蓝桥杯:X进制减法

        为什么十位到百位会从蓝桥杯:X进制减法呢?因为个位只有满4了,才会向百位进1,也就是百位上一个1,就对应十位上的4.

        与之相同,一个十位上的1,就相当于一个个位上的4。

        也就是说,一个百位上的1,等于4个十位上的4,等于4*4个个位上的1.

        这就是进制之间转换的规律,也就是进制每一位是对应进制的N-1次方的由来。


        然后我们继续分析题目X进制的321,结果是65.

        题目已经给出了,最低位是1,第二位是10,第三位是8,那么我们画个图记录一下进制关系

蓝桥杯:X进制减法

        其中第一行代表是数字,第二行是对应位置代表的进制,然后我们开始计算一下:

 蓝桥杯:X进制减法

        看不懂图没关系,我们一个个来分析,可以随时根据图片来继续对比。

        首先是个位1,这个他的后面没有位数了,所以它就是1

        然后是十位2,我们不能直接按照10进制的方式来进行计算,我们要从后面的位数推导上来。

        也就是十位的2,是需要从后面的位数,也就是个位推导出来的,我们已经知道个位是2进制了,那么如果十位要为1的话,也就是个位需要2个数,才会在二进制的情况下,转换成十位的1。如:2,这个数是用二进制表示就是 10。因此十位是1,代表需要2个数。

        但是十位是2,也就是说,需要4个数,个位2个数=十位1个数,我们十位这里是2,所以需要的是个位的4个数,因此十位的计算是 蓝桥杯:X进制减法.

        再到百位:百位是3,那么我们从后面一位,也就是十位来推到,十位是10进制,也就是如果百位是1的话,那么就需要十位的10个数。

        所以百位是3,那么就需要十位的30个数,之前我们推到过了,十位的1个数,需要个位的2个数,因此百位的3一共需要蓝桥杯:X进制减法个数。

        因此百位,十位,个位加起来一共就是60+4+1 = 65。1个 个位的数对应 1个十进制的1。

        接下来再看样例里面的X进制转换成十进制:

蓝桥杯:X进制减法

         继续按照之前的思想来分析:

        个位是0,直接就是0了

        然后十位是4,后面位数是个位,个位的进制是2进制,也就是说,十位的1个数,需要个位的2个数。那么十位是4,就需要个位的 蓝桥杯:X进制减法 个数。

        最后是百位,后面的位数是十位,十位的进制是5进制,也就是说,百位的1个数,需要十位的5个数,那么百位是10,也就是需要 蓝桥杯:X进制减法 个十位的数,那么1个十位的数,需要2个各位的数,因此百位一共需要 蓝桥杯:X进制减法 个个位的数。

        因此这个X进制的321应该是 蓝桥杯:X进制减法.

        剩下那个样例就留着大家自己推导。


        根据上面的推导,我们可以知道每一位对应的十进制数值,都跟后面的每一位的进制有关。

        因此,我们可以划出:蓝桥杯:X进制减法

        黑色对应的从高到底每一位的数值,红色则是对应的进制。

       X进制转换成十进制就推导到这里,接下来解题。 

解题:

        说明一下贪心的原因,因为当对于两个数A,B,已知A>B,如A=111,B=100,如果进制越大,代表他们之间的差也就越大,如果A,B是20进制,那么它的值是421,B的值是400,差为20。

        如果A,B是2进制,那么他们之间的差值是7-4=3。

        因此,如果要求A和B之间的差值最小,那么他们可能的进制就要越小,因为每一位都不能超出X进制(因为一旦达到X,就要往前一位进1),因此,A的第i位和B的第i位,要选最小的可能的进制数,就需要求这两位中的最大值,然后+1,就是满足进制条件的最小可能的进制。


        对于100%的数据来说,A一定是大于B的,并且题目没有说A的位数和B的位数一致,那么根据A>=B,可以得知A的位数在一些数据之中是可以大于B的。

        因此我们需要对两个数组进行同样的长度扩展,B位不足的长度补0即可。

        A的长度位4,B的长度位3,则B在前面填充0,保持位数一致,如A= 4321,B=0321,这样就能满足位数相同了。

        但是我们拿数据的时候,是从高位到低位的,要是下标从0开始,那么这两个数组就成了:

蓝桥杯:X进制减法

        所以我们不能从0开始写入数据,也就是不能顺序写入数据到数组之中,要进行逆序写入,如: 

蓝桥杯:X进制减法

        A从Ma-1开始写入,B从Mb-1开始写入数据,这样就能保证他们的位数一致,我们接下来计算A-B,就可以直接从高位开始。

        这是我们假设一个C,C=A-B,那么C[i] = A[i]-B[i]* 后面所有位数的进制。

         这样的话每次都需要往后查找进制,很麻烦,我们就直接合并一下,得出:

        从高位向低位计算结果的时候:

        C[i] = ( C[i] *当前进制 + A[i]-B[i] ),初始状态,C[i] = 0,那么就不会计算当前位数的进制,只会记录当前位数的值,然后到下一位,就会用上一位的值,计算该位的进制。

        这里再拿例题中的10,4,0,说明一下

        首先令C为0,那么百位的10,是11进制,可以计算得出 0*11+10,当前的结果为10.

        然后再到十位,之前的C已经为10了,那么个位的十进制数是5,所以当前结果为10*5+4=54.

        最后才到个位,之前的C是54了,那么个位的值是0,十进制数是2,所以结果就是54*2+0 =108。

        至于为什么是这样,涉及到一个前缀和的推导,这里简单写一下:

        依旧是样例中的数据,10,4,0.

        10需要*5*2,

        4也需要*2,那么为什么不可以直接合并成(10*5+4)*2呢?

        再弄个大点的数吧,如A为 6 5 4 3 2 1 ,每一位的进制都是其本身+1。

        那么设十万位为A,则A=蓝桥杯:X进制减法

        设万位为B,则B=蓝桥杯:X进制减法

        设千位为C,则C=蓝桥杯:X进制减法

        设百位为D,则D=蓝桥杯:X进制减法

        设十位为E,则E=蓝桥杯:X进制减法

        设个位为F,则F=1.

        那么这个数转换成十进制就应该是A+B+C+D+E+F,相当于:

        蓝桥杯:X进制减法

        可以进行合并,如下: 

蓝桥杯:X进制减法

         可以得出推导公式为 蓝桥杯:X进制减法

        因为题目求A-B,设C=A-B,那么Ci=Ai-Bi,因此推导也可以写成                                                    蓝桥杯:X进制减法

        其中X为当前位的进制(通过贪心求出)。

AC代码(Java):

        因为这道题是C组的题,Java会被卡输入输出的,所以要用StreamTokenizer来接受数据:

import java.io.*;
// 1:无需package
// 2: 类名必须Main, 不可修改

public class Main {
    //要让A和B的差值最小,那么考虑贪心,局部最优解转换成全局最优解
    static final int MOD = 1000000007;
    static int M = 100000+10;
    static int[] A = new int[M];
    static int[] B = new int[M];

    //快速输入
    static StreamTokenizer st = new StreamTokenizer(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)));
    static int nextInt() throws IOException {
        st.nextToken();
        return (int) st.nval;
    }
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int n = nextInt();
        int ma = nextInt();
        for(int i = ma-1;i>=0;i--) {
            A[i] = nextInt();
        }
        int mb = nextInt();
        for(int i = mb-1;i>=0;i--) {
            B[i] = nextInt();
        }

        //记录最高的位数
        int m = Math.max(ma,mb);

        long ans = 0;
        //从高位遍历到低位
        for(int i = m-1;i>=0;i--) {
            //计算出当前最小的可能的进制
            int X = Math.max(A[i],B[i])+1;
            //需要保证最低进制必须位2,所以这里面也需要进行一下最小进制的判断
            X = Math.max(X,2);
            ans = (ans*X+A[i]-B[i])%MOD;
        }

        System.out.println(ans);
    }
}