構造

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800

$\Large\mathcal{Q}.$ 給定$n$ 和$k$，找出長度最小的字符串$s$，使得所有長度爲$n$ 的用前$k$ 个小寫英文字母組成的字符串都是$s$ 的子串。(CF1925A. We Got Everything Covered!)

$\Large\mathcal{A}.$$s=abc\dots xabc\dots x\dots abc\dots x$

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$\Large\mathcal{Q}.$ 規定一个數列的求和方法，從前向後遍歷，若這一項大於前一項，按常規方式求和，否則將和清零。在 1 到 n 的全排列中找出和的最大值。(VJwin4D, CF1728B. Best Permutation)

$\Large\mathcal{A}.$$\begin{cases}\text{If}n=2k: & 2k-2,~ 2k-3,~ \dots,~ 3,~ 2,~ 1,~ 2k-1,~ 2k \\ \text{If}n=2k+1: & 1,~ 2k-1,~ 2k-2,~ 2k-3,~ \dots,~ 3,~ 2,~ 2k,~ 2k+1\end{cases}$

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900

$\Large\mathcal{Q}.$ 給定正整數數列$\lbrace a_n \rbrace$，構造$\lbrace b_n \rbrace$，滿足$a_i \ne b_i(1\leqslant i\leqslant n)$，$\sum\limits_{i=1}^{n} a_i = \sum\limits_{i=1}^{n} b_i$。(VJwin14J, CF1856B. Good Arrays)

$\Large\mathcal{A}.$ 如果某个元素是 1，那至少給它增加 1，我們只需要看非 1 的元素減少的量夠不夠給它增加 1，也就是它們的總和是否大於 n，再特判 n=1 的情形即可。

ll n = read(), sum = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
    int x = read();
    if (x > 1) sum += x;
}
printf("%s\n", n > 1 && sum >= n ? "Yes" : "No");

另一種（或許更容易理解的）思路是：分別計算當前總和以及所需的最小和 wt。

ll n = read(), sum = 0, wt = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
    int x = read();
    sum += x;
    if (x > 1) wt += 1;
    else wt += 2;
}
printf("%s\n", n > 1 && sum >= wt ? "Yes" : "No");

事實上上述兩種方法等價。

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1800

$\Large\mathcal{Q}.$ 構造一個序列，任何集合$\lbrace x \mid 1\leqslant x\leqslant n \land x\ne k \rbrace$ 中的數$i$ 都可以是某個子序列的元素之和。(CF1966D. Missing Subsequence Sum)

$\Large\mathcal{A}.$

引理 如果我們已經能表示$1\sim s$，且擁有數$t>s$，則能表示$t\sim t+s$。

問題 1 求一個數組，任何滿足$1 \sim n$ 的數$i$ 都可以是某個子序列的元素之和。

• 問題 1 的解答 取$\lbrace 1,~2,~4,~\dots,~2^{w} \rbrace$，其中$2^w\geqslant n$，具体地應取$\lceil\log_2(n)\rceil-1$。爲敘述方便，以下記$w=\lceil\log_2(n)\rceil - 1$。

問題 2 求一個數組，所有子序列的和恰好是$1 \sim n$。

• 問題 2 的解答 注意到取$\lbrace 1,~2,~4,~\dots,~2^{w-1} \rbrace$ 可表示$1 \sim 2^{w}-1$，爲了恰好表示到$n$，希望表示$? \sim n$，根據引理，只需擁有數$n-(2^{w}-1)$ 即可，因此我們取$\lbrace 1,~2,~4,~\dots,~2^{w-1},~n-(2^{w}-1) \rbrace$。

問題 3 現在已經恰好能表示$1\sim k-1$，求一個數組，任何滿足$k+1 \sim n$ 的數$i$ 都可以是某個子序列的元素之和。

• 問題 3 的解答 根據引理，已經擁有$k+1$，因此可表示$k+1\sim (k+1+k-1=2k)$，若是再擁有$2k+1$，因此可表示$2k+1\sim 3k$，再擁有$3k+1$，因此可表示$3k+1\sim 4k$。當然，此過程不能無限進行，畢竟有步數限制。但幸運的是，當擁有$k+1,2k+1,3k+1$ 時，我們已經可以表示$k+1\sim 6k+1$ 了，此時再添加$6k+2$，便可表示$k+1\sim 12k+3$，如此倍增，就能表示題設要求的所有數。

原問題的解答 根據問題 2，先取$\lbrace 1,~2,~4,~\dots,~2^{v-1},~k-(2^{v}-1) \rbrace$，根據問題 3，再取$\lbrace k+1,~2k+1,~3k+1,~2(3k+1),~2^2(3k+1),~\dots\rbrace$，即是問題的答案。

int n = read(), k = read();
int bit = 0; while ((1ll << bit) <= k) ++bit; --bit;
vector<int> ans;
for (int i = 0; i < bit; ++i) ans.push_back(1ll << i);
if (k - (1ll << bit)) ans.push_back(k - (1ll << bit));
if (k + 1 <= n) ans.push_back(k + 1);
if (2 * k + 1 <= n) ans.push_back(2 * k + 1);
if (3 * k + 1 <= n) ans.push_back(3 * k + 1);
for (int x = 6 * k + 2; x <= n; x <<= 1) ans.push_back(x);
print(ans);

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$\Large\mathcal{Q}.$ 給定$n$，輸出一个數列，其中包含$n$ 个遞增子列。(CF1922E. Increasing Subsequences)

$\Large\mathcal{A}.$ 注意到$\{0,1,\dots,x-1\}$ 中有$2^x$ 个遞增子列，我們對$n$ 作二進制拆分，即$n=2^{a_0}+2^{a_1}+\dots+2^{a_k}$，首先輸出$0\sim a_k-1$，對於其它二進制位，可以錯位構造$a^i$ 个數，但爲了節約輸出的个數，我們藉助第一位輸出的數，直接輸出$a_i$ 即可。最終的輸出結果是$0,1,\dots,a_k-1,a_{k-1},a_{k-2},\dots,a_0$。

ll n = read();
vector<int> ans;
ll tmp = n, bit = -1; while (tmp) ++bit, tmp >>= 1; // 找到最高位 
for (int i = 0; i < bit; ++i) ans.emplace_back(i); // 0 ~ a_k-1
while (bit--) if (n & (1ll << bit)) ans.emplace_back(bit); // a_{k-1} ~ a_0
printf("%lld\n", ans.size());
for (auto i : ans) printf("%d ", ans[i]);
printf("\n");

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1900

$\Large\mathcal{Q}.$ 给定$n,k$，构造$n$ 个四元组，满足所有四元组的所有元素互不相同，且每个四元组的最大公约数皆为$k$。求所有元素最大值最小的一组构造。

$\Large\mathcal{A}.$ 首先把所有四元组除以$k$ ，那么所有四元组的最大公约数为$1$。注意到，任意一个四元组都只能存在一个偶数，至少三个奇数，于是元素最大值的下界为$6(n-1)+5=6n-1$。另一方面，每个四元组取$6i+1,6i+2,6i+3,6i+5(0\leqslant i<n)$。

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2300

$\Large\mathcal{Q}.$ 每次操作可選擇一个二元组$(x_i,y_i)$，使得$a_{x_i}$ 和$a_{y_i}$ 的值變爲$f(a_{x_i},a_{y_i})$。$f(x,y)$ 的值未知，但對於相同的$x,y$，$f(x,y)$ 的值相同。給出一種操作方案使任意函數$f$ 經過若干次操作後數列中最多只有$2$ 个不同的數。(VJwin7F, CF1408F. Two Different)

$\Large\mathcal{A}.$ 顯然，若數列的長度是$n=2^k$，可分成$2^{k-1}$ 組，兩兩操作，再錯位着操作，最終會全部相同。比如對於$n=8$，可以這樣操作：| 1 2 3 4 5 6 7 8 || 1 3 2 4 5 7 6 8 || 1 5 2 6 3 7 4 8 |。那麼如果不是$2$ 的冪呢？比如$n=9$，劃分爲$9=8+1=4+5$？實操後發現不行，實際上，不一定做加法拆分，可以先對前$8$ 个操作，然後借用第$2~8$ 个元素和後面第$9$ 个元素一併操作，也就是 | 1 2 3 4 5 6 7 8 || 1 3 2 4 5 7 6 8 || 1 5 2 6 3 7 4 8 |||| 2 3 4 5 6 7 8 9 || 2 4 3 5 6 8 7 9 || 2 6 3 7 4 8 5 9 |。現在只要把這些數字輸出來就好了。

int cnt = -1, t = n;
while (t) { cnt++; t >>= 1; }
t = 1 << cnt;  // 2 的最高冪 

for (int i = cnt; i >= 1; --i) { // 第 i 行（倒着數）2
    for (int j = 1; j <= (1 << i) / 2; j++) { // 組 第 i 行有 (1 << i)/2 組，組差爲 t*2/(1 << i)，每个組的起始值爲 t*2/(1 << i)*(組數 -1)
        for (int k = 1; k <= t / (1 << i); k++) { // 每組的對數 
            printf("%d %d\n", k + t * 2 / (1 << i) * (j - 1), k + t * 2 / (1 << i) * (j - 1) + t / (1 << i)); // 兩个數間隔 t / (1 << cnt)
        }
    }
}
for (int i = cnt; i >= 1; --i) {
    for (int j = 1; j <= (1 << i) / 2; j++) {
        for (int k = 1; k <= t / (1 << i); k++) {
            printf("%d %d\n", n - t + k + t * 2 / (1 << i) * (j - 1), n - t + k + t * 2 / (1 << i) * (j - 1) + t / (1 << i));
        }
    }
}

輸出練習題

BUC1E 杨辉三角

• 題意 輸出楊輝三角，注意每行第一个數字前沒有空格，其它數字的位寬爲楊輝三角中最大數的寬度加上一。

• 代碼 主函數預處理：

  for (int i = 0; i < maxN; ++i) {
      num[i][0] = num[i][i] = 1;
      for (int j = 1; j < i; ++j)
          num[i][j] = num[i - 1][j] + num[i - 1][j - 1];
  }

  每次詢問：

  int maxx = num[n - 1][n / 2];
  int cnt = 0;
  while (maxx) maxx /= 10, ++cnt;
  for (int i = 0; i < n; ++i) {
      std::cout << std::setw(0) << num[i][0];
      for (int j = 1; j < i + 1; ++j)
          std::cout << std::setw(cnt+1) << num[i][j];
      std::cout << "\n";
  }
  std::cout << "\n";