CCF201312-4 有趣的数(100分)
试题编号: | 201312-4 |
试题名称: | 有趣的数 |
时间限制: | 1.0s |
内存限制: | 256.0MB |
问题描述: |
问题描述
我们把一个数称为有趣的,当且仅当:
1. 它的数字只包含0, 1, 2, 3,且这四个数字都出现过至少一次。 2. 所有的0都出现在所有的1之前,而所有的2都出现在所有的3之前。 3. 最高位数字不为0。 因此,符合我们定义的最小的有趣的数是2013。除此以外,4位的有趣的数还有两个:2031和2301。 请计算恰好有n位的有趣的数的个数。由于答案可能非常大,只需要输出答案除以1000000007的余数。
输入格式
输入只有一行,包括恰好一个正整数n (4 ≤ n ≤ 1000)。
输出格式
输出只有一行,包括恰好n 位的整数中有趣的数的个数除以1000000007的余数。
样例输入
4
样例输出
3
|
问题链接: CCF201312试题。
原题链接:有趣的数。
问题描述:参见上文。
问题分析:这是一个计算问题,关键在于找到一个递推式。只要找到一个递推式,问题就解决了。有时候这类问题也用DP(动态规划)来解决。
根据题意,有趣的数满足以下约束条件如下:
1.只包含数字0、1、2和3
2.0、1、2和3各自至少出现一次
3.所有的0都出现在1之前
4.所有的2都出现在3之前
5.最高位数字不为0
数(字符串)可以分为以下六种情况(或称为状态):
1.只包含数字2,记为S1
2.只包含数字2和0(0开始的数0个,以此数为前缀的数均不是以0开始),记为S2
3.只包含数字2和3,记为S3
4.只包含数字2、0和1,并且满足所有0在1之前,记为S4
5.只包含数字2、0和3,并且满足所有2在3之前,记为S5
6.包含任意数字(包含0、1、2和3),满足所有0在1之前,满足所有2在3之前,记为S6
考虑递推式:
1.对于S1,考虑其长度l,定义f(l,S1)为长度l的S1数的数量,则f(l,S1)=1。也就是说长度为l的只包含2的数只有1个。
2.对于S2,考虑其长度l,定义f(l,S2)为长度l的S2数的数量,当l=1则那么f(l,S2)=0,即f(1,S2)=0,当l>1则f(l,S2)=f(l-1,S2)*2+f(l-1,S1)。这是因为,长度为l的S2数可以是由长度为l-1的S2的数加上2或0构成,例20为长度为2的S2数,那么202和200为长度为3的S2数;另外,长度为l的S2数可以是由长度为l-1的S1的数加上0构成,例如22为长度为2的S1数,那么220为长度为3的S2数。
3.对于S3,考虑其长度l,定义f(l,S3)为长度l的S3数的数量,当l=1则那么f(l,S3)=0,即那么f(1,S3)=0,当l>1则f(l,S3)=f(l-1,S3)*2+f(l-1,S1)。这是因为,长度为l的S3数可以是由长度为l-1的S3的数加上2或3构成,例23为长度为2的S3数,那么232和233为长度为3的S3数;另外,长度为l的S3数可以是由长度为l-1的S1的数加上3构成,例如22为长度为2的S1数,那么223为长度为3的S3数。
4.对于S4,考虑其长度l,定义f(l,S4)为长度l的S4数的数量,当l=1则那么f(l,S4)=0,即f(1,S4)=0,当l>1则f(l,S4)=f(l-1,S4)*2+f(l-1,S2)+f(l-1,S3)。这是因为,长度为l的S4数可以是由长度为l-1的S4的数加上2或1构成(满足所有0在1之前,不可以加上0),例201为长度为3的S4数,那么2012和2011为长度为4的S4数;另外,长度为l的S4数可以是由长度为l-1的S2的数加上1构成,例如20为长度为2的S2数,那么201为长度为3的S4数。
同理,对于S5和S6,可以得到相应的递推公式。详细参见以下的源程序。
有了递推式,程序就可以根据递推式,逐步进行计算。
程序说明:(略)。
提交后得100分的C++语言程序如下:
/* CCF201312-4 有趣的数 */#include <iostream>
#include <cstring>using namespace std;const long long MOD = 1000000007;
const int MAXN = 1000;
const int MAXS = 5;
long long status[MAXN+1][MAXS+1];int main()
{int n;cin >> n;memset(status, 0, sizeof(status));// DPstatus[1][0] = 1;for(int i=2; i<=n; i++) {status[i][0] = 1;status[i][1] = (status[i - 1][1] * 2 + status[i - 1] [0]) % MOD;status[i][2] = (status[i - 1][2] + status[i - 1][0]) % MOD;status[i][3] = (status[i - 1][3] * 2 + status[i - 1][1] ) % MOD;status[i][4] = (status[i - 1][4] * 2 + status[i - 1][1] + status[i - 1][2]) % MOD;status[i][5] = (status[i - 1][5] * 2 + status[i - 1][3] + status[i - 1][4]) % MOD;}cout << status[n][5] << endl;return 0;
}
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