第 45 届ICPC亚洲区域赛(济南)C Stone Game【题解】
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2024-03-20 11:23:31
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本题链接:Stone Game

题目大意

有333个数据a1、a2、a3,其中ai表示数量为i的石头的堆数,假如a1=999999,那么数量为111的石头有999999堆。现在要把那么多堆石头合并成111堆,每次只能两两合并且会付出代价,求最小代价。代价的计算方法:假如这两堆的数量分别是x和y,那么合并的费用为(xmod3)∗(ymod3)(x mod 3) * (y mod 3)(xmod3)∗(ymod3)

样例

输入
99 66 55
输出
165

算法及思路

贪心。
思路:观察可得,合并一入1和不2消耗体力为2。合并1消耗体力为1的个数乘1,合并2消耗体方为2的个数乘2。3是不用管的。最优方案肯定是合并完1和2再合并剩余的1或2。那么分类讨论就行了

证明思路

引理:由于333mod333=000,那么需要尽量凑出足够多的333,在111和222的数量都大于000的时候,先合并111和222可以凑出更多333,此时是a1 a2 0(a1 > a2)。 即证明:在111和222的数量都大于000时,先合并111和222可以在更小的体力下产出更多的333。
反证:若不先合并111和222,即合并111和111或222和222,不失一般性,下面讨论111和111。由于先合并111和111会产生体力消耗为a1/2a1/2a1/2,堆变为000、 (a2+a1)/2(a2+a1)/2(a2+a1)/2、 000,此时便只能合并222和222,不难看出,合并完222后体力消耗2∗a2+a12*a2+a12∗a2+a1,此时共消耗的体力已经达到2∗a2+1.5∗a12*a2+1.5*a12∗a2+1.5∗a1。由下面推导可得按最优解合并完后消耗的体力为a1+a2a1+a2a1+a2,显然更优。

下面的111 222 333表示数量为几个(包括333的整数倍➕余数,即444 777算进111,555 888算进222,666 999算进3,以此类推),设堆数为a1 a2 a3
①若先合并111和333或222和333都只会消耗333(因为(111+333)mod333=111,即111和222的堆数并不改变),下面讨论合并111和333。(222和333同理)
消耗完333后,体力消耗000,堆数为a1 a2 0,此时只能合并111和222,不失一般性,设a1>a2,那么一对一合并完后,堆数为a1 - a2,体力消耗222 * a2,此时的决策是当前最优。引理:由于333mod333=000,那么需要尽量凑出足够多的333,在111和222的数量都大于000的时候,先合并111和222可以凑出更多333。合并后的样子是a1 - a2 0 0,这里有多种合并方式,我取两种极端的例子,其余例子所消耗的体力必然在这两者消耗体力所构成的闭区间内,下面会给出该证明。
(1)单方面整块合并111或222(xxx = a1 - a2),合并后消耗体力为x/2x/2x/2,堆数写得繁琐便不再赘述,此时222中有x/2x/2x/2堆,继续单方面合并,消耗x/4∗2x / 4 * 2x/4∗2体力,以此类推,最后所得消耗体力是x+x/4+...+x/(4n−1)x+x/4+...+x/(4^{n-1})x+x/4+...+x/(4n−1) 此时x大于等于4的n-1次方,自行解n。
(2)利用222 000 000消耗体力222,333 000 000消耗体力333,000 222 000消耗体力444,000 333 000消耗体力666这种合并配凑的方式进行合并,那么a1 - a2 000 000合并后所消耗的体力值应为a1 - a2,即消耗体力xxx。显然第二个更优。

②若先合并111和222,即a1 a2 a3变为a1 - a2 000 a3,消耗体力2∗a22*a22∗a2,与以上一致,因此一开始先合并谁都不影响最优解,因为只要3存在,且合并时包含333消耗体力都为000且只消耗333。

不严谨证明:为何“其余例子所消耗的体力必然在这两者消耗体力所构成的闭区间内”?
由于第一种合并方式消耗的体力值要么为111要么为444,而第二种消耗的体力值为111或222,在合并相同性质数量的区间的条件下,合并方式便是影响消耗体力的最大因素。若采取其余合并方式有111 222 444的可能性,有222的加入,显然比第一种优,有444的加入必然比第二种劣

代码

#include 
#include 
#include 
#define reg register
#define int long long
using namespace std;
const int N=1e5+5;
int n,m;
int a,b,c;
signed main() 
{ios_base::sync_with_stdio(0);cin.tie(0);cout.tie(0);cin>>a>>b>>c;int ans=0;if(a==b){ans=a*2;}else if(a>b){int d=a-b;if(d%3==2) ans++;ans+=b*2+(d-d%3);}else{int d=b-a;if(d%3==2) ans+=4;ans+=a*2+(d-d%3)*2;}cout<

以上皆为个人观点,如有不严谨的地方请指出。

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