蓝桥杯:X进制减法https://www.lanqiao.cn/problems/2108/learning/
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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≤;1≤Ma,Mb≤; 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
然后是百位的3,根据进制公式是
为什么十位到百位会从呢?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
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:
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 .
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:
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 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 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 个个位的数。
因此这个X进制的321应该是 .
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:
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:
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:
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=
设万位为B,则B=
设千位为C,则C=
设百位为D,则D=
设十位为E,则E=
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:
可以进行合并,如下:
可以得出推导公式为
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
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);
}
}