Как найти наименьшее число с 0 и 1, которое делится на данное число?
каждое положительное целое число делит некоторое число, представление которого (база 10) содержит только нули и единицы.
можно доказать, что:
рассмотрим числа 1, 11, 111, 1111 и т. д. вплоть до 111... 1, где последнее число имеет n + 1 цифр. Назвать эти числа m1, m2, ... , мn+1. Каждый имеет остаток при делении на n, и два из этих остатков должны быть одинаковыми. Потому что есть N+1 из них, но только N значений остальное можно взять. Это применение известного и полезного "принципа ячейки";
предположим, что два числа с одинаковым остатком мЯ и mj , с i Я - mj, состоящий из j-i единиц, за которыми следуют I нули, должен быть кратным n.
но как найти наименьший ответ? и effciently?
10 ответов
хороший вопрос. Я использую BFS для решения этого вопроса с помощью meet-in-the-middle и некоторых других обрезок. Теперь мой код может решить Н9 в разумный срок.
#include <cstdio>
#include <cstring>
class BIT {
private: int x[40000000];
public:
void clear() {memset(x, 0, sizeof(x));}
void setz(int p, int z) {x[p>>5]=z?(x[p>>5]|(1<<(p&31))):(x[p>>5]&~(1<<(p&31)));}
int bit(int p) {return x[p>>5]>>(p&31)&1;}
} bp, bq;
class UNIT {
private: int x[3];
public: int len, sum;
void setz(int z) {x[len>>5]=z?(x[len>>5]|(1<<(len&31))):(x[len>>5]&~(1<<(len&31)));}
int bit(int p) {return x[p>>5]>>(p&31)&1;}
} u;
class MYQUEUE {
private: UNIT x[5000000]; int h, t;
public:
void clear() {h = t = 0;}
bool empty() {return h == t;}
UNIT front() {return x[h];}
void pop() {h = (h + 1) % 5000000;}
void push(UNIT tp) {x[t] = tp; t = (t + 1) % 5000000;}
} p, q;
int n, md[100];
void bfs()
{
for (int i = 0, tp = 1; i < 200; i++) tp = 10LL * (md[i] = tp) % n;
u.len = -1; u.sum = 0; q.clear(); q.push(u); bq.clear();
while (1)
{
u = q.front(); if (u.len >= 40) break; q.pop();
u.len++; u.setz(0); q.push(u);
u.setz(1); u.sum = (u.sum + md[u.len]) % n;
if (!bq.bit(u.sum)) {bq.setz(u.sum, 1); q.push(u);}
if (!u.sum) {
for (int k = u.len; k >= 0; k--) printf("%d", u.bit(k));
puts(""); return;
}
}
u.len = 40; u.sum = 0; p.clear(); p.push(u); bp.clear();
while (1)
{
u = p.front(); p.pop();
u.len++; u.setz(0); p.push(u);
u.setz(1); u.sum = (u.sum + md[u.len]) % n;
if (!bp.bit(u.sum)) {bp.setz(u.sum, 1); p.push(u);}
int bf = (n - u.sum) % n;
if (bq.bit(bf)) {
for (int k = u.len; k > 40; k--) printf("%d", u.bit(k));
while (!q.empty())
{
u = q.front(); if (u.sum == bf) break; q.pop();
}
for (int k = 40; k >= 0; k--) printf("%d", u.bit(k));
puts(""); return;
}
}
}
int main(void)
{
// 0 < n < 10^9
while (~scanf("%d", &n)) bfs();
return 0;
}
вопрос равен использованию 10Я mod n (для каждого i его можно использовать не более одного раза), чтобы получить сумму m n. Это как проблема рюкзака или проблема суммы подмножеств. Таким образом, динамическое программирование будет выполнять эту задачу.
в динамическом программировании сложность O(k*n). k-количество цифр в ответе. Для n5 этот код прекрасно работает.
код:
#include <stdio.h>
#define NUM 2000
int main(int argc, char* argv[])
{
signed long pow[NUM],val[NUM],x,num,ten;
int i,j,count;
for(num=2; num<NUM; num++)
{
for(i=0; i<NUM; pow[i++]=0);
count=0;
for(ten=1,x=1; x<NUM; x++)
{
val[x]=ten;
for(j=0; j<NUM; j++)if(pow[j]&&!pow[(j+ten)%num]&&pow[j]!=x)pow[(j+ten)%num]=x;
if(!pow[ten])pow[ten]=x;
ten=(10*ten)%num;
if(pow[0])break;
}
x=num;
printf("%ld\tdivides\t",x=num);
if(pow[0])
{
while(x)
{
while(--count>pow[x%num]-1)printf("0");
count=pow[x%num]-1;
printf("1");
x=(num+x-val[pow[x%num]])%num;
}
while(count-->0)printf("0");
}
printf("\n");
}
}
PS: Эта последовательность в OEIS.
существует решение O(n)-time (арифметические операции mod n, действительно), которое более эффективно, чем принятый в настоящее время ответ. Идея в том, чтобы построить граф на вершинах 0..n-1, где вершина i имеет связи с (i*10)%n и (i*10+1)%n, затем используйте поиск по ширине, чтобы найти лексикографически наименьший путь от 1 до 0.
def smallest(n):
parents = {}
queue = [(1 % n, 1, None)]
i = 0
while i < len(queue):
residue, digit, parent = queue[i]
i += 1
if residue in parents:
continue
if residue == 0:
answer = []
while True:
answer.append(str(digit))
if parent is None:
answer.reverse()
return ''.join(answer)
digit, parent = parents[parent]
parents[residue] = (digit, parent)
for digit in (0, 1):
queue.append(((residue * 10 + digit) % n, digit, residue))
return None
здесь readable решение с использованием BFS в java. Подход похож на подход Дэвида с некоторыми улучшениями.
вы создаете дерево решений о том, добавлять ли 0 или 1 и выполнять BFS, чтобы найти наименьшее такое допустимое кратное входному номеру.
это решение также использует модуль (входного числа) для вычисления действительно больших результатов. Полное описание доступно в комментариях в коде.
вы также можете получить доступ к тому же фрагменту кода в ideone.
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
public class Main {
// Return the smallest multiple of the number (as a string) consisting only of digits 0 and 1
//
// All possible digits that can be constructed using the digits 0/1 can be represented
// as a tree, where at each level, appending a 0 is one branch and appending a 1 is another
//
// If we perform BFS on this tree, the first number we see which is an exact multiple of the input
// number will be the result (since it will be the smallest). Make sure to consider left
// branch (i.e. 0) before considering the right branch (i.e. 1)
//
// The 2 paths we take at each level when the current number is num:
// (num * 10)
// (num * 10) + 1
//
// Since the result can grow huge quite easily, it might not be possible to store the result in a
// 32 or even a 64 bit int/long variable.
//
// One alternative is to use BigNumber, but a simpler alternative exists if we leverage modulo.
//
// The operations we perform above (i.e. multiplications and additions) will retain the useful part
// of the result when using modulo. We use the given number itself as the modulo, and when we see a
// result of 0, it means we have found a number which is an exact multiple of the input number.
//
// To reconstruct the number, we need to store the parent nodes of each node, when adding the node
// in the queue (similar to using BFS for computing shortest path)
//
// We will also need to know if we appended a 0 or a 1 at each step, and so we add this information
// as part of the node data structure as well.
//
// Re-visiting nodes is unecessary since we have seen this modulo result (i.e. value % num) already.
// Any additional digits we add from now will only make the number longer and we already are tracking
// the path for this same modulo result we've seen earlier.
//
public static String multiple(int num) {
if (num < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Invalid args");
}
String result = "0";
if (num > 0) {
// An array to mark all the visited nodes
boolean[] isVisited = new boolean[num];
Arrays.fill(isVisited, false);
// The queue used by BFS
Queue<Node> queue = new ArrayDeque<>();
// Add the first number 1 and mark it visited
queue.add(new Node(true, 1 % num, null));
isVisited[1 % num] = true;
// The final destination node which represents the answer
Node destNode = null;
while (!queue.isEmpty()) {
// Get the next node from the queue
Node currNode = queue.remove();
if (currNode.val == 0) {
// We have reached a valid multiple of num
destNode = currNode;
break;
} else {
// Visit the next 2 neighbors
// Append 0 - (currNode.val * 10)
// Append 1 - (currNode.val * 10) + 1
// Append a '0'
int val1 = (currNode.val * 10) % num;
if (!isVisited[val1]) {
queue.add(new Node(false, val1, currNode));
isVisited[val1] = true;
}
// Append a '1'
int val2 = (val1 + 1) % num;
if (!isVisited[val2]) {
queue.add(new Node(true, val2, currNode));
isVisited[val2] = true;
}
}
}
// Trace the path from destination to source
if (destNode == null) {
throw new IllegalStateException("Result should not be null");
} else {
StringBuilder reverseResultBuilder = new StringBuilder();
Node currNode = destNode;
while (currNode != null) {
reverseResultBuilder.append(currNode.isDigitOne ? '1' : '0');
currNode = currNode.parent;
}
result = reverseResultBuilder.reverse().toString();
}
}
return result;
}
// Node represents every digit being appended in the decision tree
private static class Node {
// True if '1', false otherwise (i.e. '0')
public final boolean isDigitOne;
// The number represented in the tree modulo the input number
public final int val;
// The parent node in the tree
public final Node parent;
public Node(boolean isDigitOne, int val, Node parent) {
this.isDigitOne = isDigitOne;
this.val = val;
this.parent = parent;
}
}
public static void main(String[] args) {
int num = new Scanner(System.in).nextInt();
System.out.println("Input number: " + num);
System.out.println("Smallest multiple using only 0s and 1s as digits: " + Main.multiple(num));
}
}
Я думаю, что это хороший и интересный вопрос.
обратите внимание, что хотя то, что вы описываете, является доказательством того, что всегда существует такое число, найденное число не всегда будет минимальным.
единственное решение, которое я могу придумать, - это вычислить остатки степеней 10 модуля данного n и чем попытаться построить сумму, дающую остаток 0 по модулю n, используя не более одной из этих степеней. Вам никогда не понадобится больше n различных полномочий(которые вы докажете я ваш вопрос).
это быстрый способ получить первые 792 ответа. Def самый простой код:
__author__ = 'robert'
from itertools import product
def get_nums(max_length):
assert max_length < 21 #Otherwise there will be over 2 million possibilities
for length in range(1, max_length + 1):
for prod in product("10", repeat=length):
if prod[0] == '1':
yield int("".join(prod))
print list(get_nums(4))
[1, 11, 10, 111, 110, 101, 100, 1111, 1110, 1101, 1100, 1011, 1010, 1001, 1000]
nums = sorted(get_nums(20))
print len(nums)
solution = {}
operations = 0
for factor in range(1, 1000):
for num in nums:
operations += 1
if num % factor == 0:
solution[factor] = num
break
print factor, operations
if factor not in solution:
print "no solution for factor %s" % factor
break
print solution[787]
max_v = max(solution.values())
for factor, val in solution.items():
if val == max_v:
print factor, max_v
[1, 11, 10, 111, 110, 101, 100, 1111, 1110, 1101, 1100, 1011, 1010, 1001, 1000]
1048575
1 1
2 3
3 10
4 14
5 16
6 30
7 39
8 47
9 558
10 560
11 563
12 591
13 600
14 618
15 632
16 648
17 677
18 1699
19 1724
20 1728
..
..
187 319781
188 319857
..
..
791 4899691
792 5948266
no solution for factor 792
10110001111
396 11111111111111111100
вот решение C# с использованием связанного списка
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Collections;
namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{
public static void print(LinkedList<int> lst)
{
foreach(int i in lst)
{
Console.Write(i);
}
}
static void Main(string[] args)
{
int number = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
int product;
LinkedList<int> list = new LinkedList<int>();
bool Istrue = true;
int range = 1;
while (range <= 10) {
Istrue = true;
product = number * range;
while (product > 0)
{
list.AddFirst(product % 10);
product /= 10;
}
foreach (int i in list)
{
if (i > 1) Istrue = false;
}
if (Istrue) { print(list); break; }
else
{
list.Clear();
}
range++;
}
Console.WriteLine("Done");
string s = Console.ReadLine();
}
}
}
мой алгоритм будет :-
1)построить отсортированное дерево из n возможных чисел (скажем, N изначально равно 10). Таким образом, в этом примере он будет содержать 1,10,11,100,101,110,111....
2) затем перебираем список и выполняем на каждом no x%GivenNo, если его O наименьшее возможное no
3)в противном случае повторите шаг 3 с другой 10 номеров
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApplication2
{
class Class1
{
public static void Main()
{
List<string> possibleCombination = new List<string>();
for (int i = 2; i < 10000; i++)
{
possibleCombination.Add(Convert.ToString(i, 2));
}
var input = Console.ReadLine();
long output = 0;
foreach (var item in possibleCombination)
{
if (Convert.ToInt64(item) % Convert.ToInt64(i) == 0)
{
output = Convert.ToInt64(item);
break;
}
}
Console.WriteLine(output);
Console.ReadLine();
}
}
}
вот полный код C# в O (n) с использованием графа и подхода bfs.
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections;
using System.Security.Cryptography;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices;
class Solution {
public class Edge : IComparable
{
public int From
{
get;
set;
}
public int To
{
get;
set;
}
public int Weight
{
get;
set;
}
public bool IsDirected
{
get;
set;
}
public Edge(int from, int to, bool isDirected = false, int weight = 0)
{
this.From = from;
this.To = to;
this.Weight = weight;
this.IsDirected = isDirected;
}
public int CompareTo(object obj)
{
if (obj is Edge)
{
var comparingTo = obj as Edge;
return this.Weight.CompareTo(comparingTo.Weight);
}
return 0; //TODO:what should we return?
}
}
public class AdjNode
{
public int EdgeWeight
{
get;
set;
}
public int Id
{
get;
set;
}
public AdjNode(int id)
{
this.Id = id;
this.EdgeWeight = 0;
}
public AdjNode(int id, int weight)
{
this.Id = id;
this.EdgeWeight = weight;
}
}
public class GraphAdj
{
public int V
{
get;
set;
}
public List<AdjNode>[] adj
{
get;
set;
}
public List<Edge> Edges
{
get;
set;
}
public GraphAdj(int v)
{
this.V = v;
this.adj = new List<AdjNode>[this.V];
for (int i = 0; i < this.V; i++)
{
this.adj[i] = new List<AdjNode>(); //allocate actual memory
}
this.Edges = new List<Edge>();
}
public void AddDirectedEdge(int from, int to)
{
adj[from].Add(new AdjNode(to));
this.Edges.Add(new Edge(from,to,true));
}
public void AddDirectedEdge(int from, int to, int weight)
{
adj[from].Add(new AdjNode(to,weight));
this.Edges.Add(new Edge(from, to, true, weight));
}
}
public string multiple(int A) {
int n = A;
GraphAdj directedGraphForNumber = new GraphAdj(n);
Queue<int> queueForNumbers = new Queue<int>();
string result = String.Empty;
bool[] visitedForNumbers = new bool[directedGraphForNumber.V];
int[] suffixes = new int[2] { 0, 1 };
//we will start from 1st node out of n node
queueForNumbers.Enqueue(1);
visitedForNumbers[1] = true;
while (true)
{
int from = queueForNumbers.Dequeue();
if (from == 0)
break;
for (int i = 0; i < suffixes.Length; i++)
{
int toNode = from * 10 + suffixes[i];
int reminder = toNode % n;
if (visitedForNumbers[reminder] == false)
{
visitedForNumbers[reminder] = true;
queueForNumbers.Enqueue(reminder);
directedGraphForNumber.AddDirectedEdge(from, reminder,suffixes[i]);
}
}
}
//Do BFS traversal with edges until zero th node encounters
bool[] visitedForBfs = new bool[directedGraphForNumber.V];
Queue<int> queueForBfs = new Queue<int>();
int[] parent = new int[directedGraphForNumber.V];
int source = 1;
visitedForBfs[source] = true;
queueForBfs.Enqueue(source);
parent[source] = -1;
while (queueForBfs.Count > 0)
{
int currentVertex = queueForBfs.Dequeue();
foreach (var adjacentVertex in directedGraphForNumber.adj[currentVertex])
{
if (visitedForBfs[adjacentVertex.Id] == false)
{
queueForBfs.Enqueue(adjacentVertex.Id);
parent[adjacentVertex.Id] = currentVertex;
visitedForBfs[adjacentVertex.Id] = true;
}
if (adjacentVertex.Id == 0) // we reach zero th node
{
queueForBfs.Clear(); //break out of bfs
}
}
}
//now time to find path all the way to start from zero using parent
List<int> pathListUsingParent = new List<int>();
int current = 0;
pathListUsingParent.Add(0); // add zero
while (current!=1)
{
pathListUsingParent.Add(parent[current]);
current = parent[current];
}
//reverse path to make number using edges
pathListUsingParent.Reverse();
result += "1"; //start node
//now read edges
for (int i = 0; i < pathListUsingParent.Count-1; i++)
{
int from = pathListUsingParent[i];
int to = pathListUsingParent[i + 1];
result += directedGraphForNumber.adj[from].FirstOrDefault(adj => adj.Id == to).EdgeWeight;
}
return result;
}
}