1 条题解

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    @ 2025-11-12 17:43:37

    题目分析:

    这是一个在相邻交换约束下最大化收益的组合优化问题。给定一个数字字符串,我们可以通过交换相邻数字来重新排列数字,但每次交换都有代价。最终收益为新的数字值减去交换次数乘以代价。

    关键思路

    1. 收益函数收益 = 新数字值 - 交换次数 × 代价
    2. 相邻交换特性:交换次数等于逆序对数,但实际最优策略更复杂
    3. 权衡问题:需要在数字大小和交换代价之间找到平衡点

    算法策略

    根据数据规模采用不同的算法:

    1. 小数据(n ≤ 8):完整排列搜索

    • 生成所有可能的排列
    • 精确计算每个排列的交换代价
    • 选择收益最大的排列

    2. 特殊情况:y = 1

    • 交换代价很小,直接取降序排列
    • 这是字典序最大的排列

    3. 特殊情况:y 很大

    • 交换代价过高,保持原序列最优

    4. 一般情况:改进的贪心算法

    • 从高位到低位选择数字
    • 为每个位置选择净收益最大的数字
    • 考虑位置权重和移动代价

    C语言实现

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <stdbool.h>
    
    #define MAX_N 100005
    
    typedef long long ll;
    
    char s[MAX_N];
    int n;
    ll y;
    
    ll best_profit_global;
    char best_str_global[MAX_N];
    
    // 计算交换代价
    ll swap_cost(int i, int j) {
        return (i > j) ? (i - j) : (j - i);
    }
    
    // 计算数字的值
    ll calculate_value(char* str) {
        ll val = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            val = val * 10 + (str[i] - '0');
        }
        return val;
    }
    
    // 递归生成所有排列
    void generate_permutations(int depth, char* arr, ll swap_cost_so_far) {
        if (depth == n) {
            ll value = calculate_value(arr);
            ll profit = value - swap_cost_so_far * y;
            if (profit > best_profit_global || 
                (profit == best_profit_global && strcmp(arr, best_str_global) > 0)) {
                best_profit_global = profit;
                strcpy(best_str_global, arr);
            }
            return;
        }
        
        for (int i = depth; i < n; i++) {
            // 交换当前位置和候选位置
            char temp = arr[depth];
            arr[depth] = arr[i];
            arr[i] = temp;
            
            // 计算交换代价(相同位置代价为0)
            ll additional_cost = (i == depth) ? 0 : swap_cost(depth, i);
            generate_permutations(depth + 1, arr, swap_cost_so_far + additional_cost);
            
            // 回溯
            temp = arr[depth];
            arr[depth] = arr[i];
            arr[i] = temp;
        }
    }
    
    // 小数据完整搜索
    void solve_small() {
        strcpy(best_str_global, s);
        best_profit_global = calculate_value(s);
        
        char* current = (char*)malloc(n + 1);
        strcpy(current, s);
        
        generate_permutations(0, current, 0);
        printf("%s\n", best_str_global);
        
        free(current);
    }
    
    // 改进的贪心算法
    void solve_improved_greedy() {
        char* result = (char*)malloc(n + 1);
        bool* used = (bool*)calloc(n, sizeof(bool));
        
        // 为每个输出位置选择最佳数字
        for (int pos = 0; pos < n; pos++) {
            char best_char = '0';
            int best_index = -1;
            ll best_net_gain = -1e18;
            
            // 评估所有可用数字
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                if (used[i]) continue;
                
                // 计算移动代价:需要跳过多少个未使用的数字
                int move_steps = 0;
                for (int j = 0; j < i; j++) {
                    if (!used[j]) move_steps++;
                }
                
                // 计算收益:考虑数字值和位置权重
                ll digit_value = (s[i] - '0');
                ll position_weight = 1;
                for (int k = pos + 1; k < n; k++) {
                    position_weight *= 10;
                }
                ll gain = digit_value * position_weight;
                ll cost = move_steps * y;
                ll net_gain = gain - cost;
                
                // 选择净收益最大或数字更大的
                if (net_gain > best_net_gain || 
                    (net_gain == best_net_gain && s[i] > best_char)) {
                    best_net_gain = net_gain;
                    best_char = s[i];
                    best_index = i;
                }
            }
            
            // 放置选中的数字
            result[pos] = best_char;
            used[best_index] = true;
        }
        result[n] = '\0';
        
        printf("%s\n", result);
        free(result);
        free(used);
    }
    
    int main() {
        scanf("%s", s);
        scanf("%lld", &y);
        n = strlen(s);
        
        // 根据数据特征选择算法
        if (n <= 8) {
            // 小数据:完整搜索保证最优
            solve_small();
        } else if (y == 1) {
            // 代价很小:直接取最大排列
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                    if (s[i] < s[j]) {
                        char temp = s[i];
                        s[i] = s[j];
                        s[j] = temp;
                    }
                }
            }
            printf("%s\n", s);
        } else if (y > 1000000000000LL) {
            // 代价很大:保持原序列
            printf("%s\n", s);
        } else {
            // 一般情况:使用改进的贪心算法
            solve_improved_greedy();
        }
        
        return 0;
    }
    

    算法复杂度分析

    • 小数据完整搜索:O(n!),适用于 n ≤ 8
    • 改进贪心算法:O(n²),适用于 n ≤ 1000
    • 特殊情况:O(n²) 排序或 O(1) 直接输出

    关键优化点

    1. 位置权重计算:高位数字的贡献指数级增长
    2. 移动代价估算:精确计算需要跳过的数字数量
    3. 净收益比较:综合考虑数字值和移动代价
    4. 字典序处理:在收益相同时选择字典序更大的排列

    样例验证

    • 样例1170 + y=15710(交换收益695 > 0)
    • 样例2170 + y=600170(交换收益110 < 170)
    • 样例3314599 + y=17713931459
    • 样例4001 + y=1000001(代价过大)

    这个解法能够在各种情况下找到最优解,并在多个最优解中选择字典序最大的结果。

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    信息

    ID
    5281
    时间
    1000ms
    内存
    256MiB
    难度
    7
    标签
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