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  • 数位统计DP

          竞赛中有这样一类问题:求给定区间中,满足给定条件的某个D进制数或此类数的数量。所求的限定条件往往与数位有关,例如数位之和、指定数码个数、数的大小顺序分组等等。题目给定的区间往往很大,无法采用朴素的方法求解。此时,我们就需要利用数位的性质,设计log(n)级别复杂度的算法。解决这类问题最基本的思想就是“逐位确定”的方法。

    通常的数位dp可以写成如下记忆化搜索的形式:

     1 int dfs(int i, int s, bool e) 
     2 {
     3     if (i==-1) return s==target_s; 
     4     if (!e && ~f[i][s]) return f[i][s];
     5     int res = 0;
     6     int u = e?num[i]:9;
     7     for (int d = first?1:0; d <= u; ++d)
     8         res += dfs(i-1, new_s(s, d), e&&d==u);
     9     return e?res:f[i][s]=res;
    10 }

    从左到右位数编号依次减小,最右位编号为0。

    其中:

        f为记忆化数组;f[i][s]表示第i位左边已枚举好的数包含了状态s的情况下,i 到 0 位组成的数中有几个满足条件的数;
        i为当前处理串的第i位(权重表示法,也即后面剩下i+1位待填数);
          s为之前数字的状态(如果要求后面的数满足什么状态,也可以再记一个目标状态t之类,for的时候枚举下t);
        e表示之前的数是否是上界的前缀(即后面的数枚举上界能否任意填)。
        for循环枚举数字时,要注意是否能枚举0,以及0对于状态的影响,有的题目前导0和中间的0是等价的,但有的不是,对于后者可以在dfs时再加一个状态变量z,表示前面是否全部是前导0,   也可以看是否是首位,然后外面统计时候枚举一下位数。

    注意:

      不满足区间减法性质的话(如hdu 4376),不能用solve(r)-solve(l-1),状态设计会更加诡异。

    【例题】
    
             在[L , R] 的正整数区间内,要么包含3 要么包含 8(3和8不能同时存在于一个数中) 的不同的整数有多少个?
    
    【解】 
    
       首先[l , r] = [1 , r] - [1 , l - 1]。因此只要能计算 [ 1 , x ] 即可
       这是个数位dp,加上状态压缩 —— (0 --无3无8 , 1-- 有3无8 , 2 --无3有8 , 3 --3、8同时存在)
    

    下面是关键代码:

     1 int new_s(int s , int d)   
     2 {
     3     //根据枚举出来的d,获得当前情况的状态值,用于递归
     4     if (d == 3) return s | 1;
     5     if (d == 8) return s | 2;
     6     return s;
     7 }
     8 int dfs(int i, int s, bool e)
     9 {
    10     if (i==-1) return s==1 || s == 2; //如果s==3说明3、8同时存在,所以个数是0
    11     if (!e && ~f[i][s]) return f[i][s];
    12     int res = 0;
    13     int u = e?num[i]:9;
    14     for (int d = 0; d <= u; ++d)
    15         res += dfs(i-1, new_s(s, d), e&& (d==u) );
    16     return e?res:f[i][s]=res;
    17 }

      头一次写这种代码,开始有点不明白,其实想了下,就是递归搜索加上结果记忆化,它的奇特就在于多了个状态的更新和传递而已。

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