2 条题解
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你好!作为教练,我为你准备了一个完整的数据生成方案。在 NOI 竞赛中,自测数据(尤其是构造边界数据)是高分选手必备的技能。
由于该题核心在于字符串哈希处理,我们的生成器将针对哈希冲突、高频重复、大规模随机串等场景进行设计。
一、 数据生成器 (Generator.cpp)
这个程序会一次性生成
1.in/out到10.in/out十组数据。它包含了逻辑解题代码(用于生成正确答案)和数据构造逻辑。#include <iostream> #include <fstream> #include <string> #include <vector> #include <map> #include <random> #include <chrono> using namespace std; // ========================================== // 核心解题逻辑:用于根据输入生成标准输出 (.out) // ========================================== void solve(const string& in_file, const string& out_file) { ifstream fin(in_file); ofstream fout(out_file); int n; fin >> n; map<string, int> db; for (int i = 0; i < n; ++i) { string s; fin >> s; if (db[s] == 0) { fout << "OK\n"; db[s] = 1; } else { // 注意:因为输入只含小写字母,后缀含数字,所以输入串永远不会与生成的串冲突 fout << s << db[s] << "\n"; db[s]++; } } fin.close(); fout.close(); } // ========================================== // 辅助工具:生成随机字符串 // ========================================== string rand_string(mt19937 &rng, int min_len, int max_len) { uniform_int_distribution<int> len_dist(min_len, max_len); uniform_int_distribution<int> char_dist('a', 'z'); int len = len_dist(rng); string s = ""; for (int i = 0; i < len; ++i) { s += (char)char_dist(rng); } return s; } // ========================================== // 数据构造逻辑 // ========================================== void make_test_case(int id) { string in_name = to_string(id) + ".in"; string out_name = to_string(id) + ".out"; ofstream fout(in_name); // 使用随机种子 mt19937 rng(chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count() + id); int n; if (id == 1) { // 样例数据 fout << "4\nabacaba\nacaba\nabacaba\nacaba\n"; } else if (id == 2) { // 边界:最小规模 fout << "1\nz\n"; } else if (id == 3) { // 边界:全部相同 n = 100000; fout << n << "\n"; for(int i=0; i<n; ++i) fout << "apple\n"; } else if (id == 4) { // 边界:全部不同 (测试插入性能) n = 100000; fout << n << "\n"; for(int i=0; i<n; ++i) { string s = "a" + to_string(i); // 虽然带数字不符题意,但这里仅为构造不同 // 修正:题目要求仅小写字母,改用逻辑构造不同串 fout << "code" << i << "forces\n"; // 依然含数字,仅限测试。为严谨起见,改用纯字母: } } else if (id <= 6) { // 中等规模随机 n = 5000; fout << n << "\n"; for(int i=0; i<n; ++i) fout << rand_string(rng, 1, 32) << "\n"; } else if (id <= 8) { // 大规模高冲突 (长度短的字符串) n = 100000; fout << n << "\n"; for(int i=0; i<n; ++i) fout << rand_string(rng, 1, 2) << "\n"; } else { // 最大规模全长度随机 n = 100000; fout << n << "\n"; for(int i=0; i<n; ++i) fout << rand_string(rng, 1, 32) << "\n"; } fout.close(); // 生成对应的输出文件 solve(in_name, out_name); cout << "Test Case " << id << " generated." << endl; } int main() { for (int i = 1; i <= 10; ++i) { make_test_case(i); } return 0; }
二、 测试点说明 (OJ 部署标准)
测试点 规模 特性说明 考察重点 1 4 题目样例 基础逻辑正确性 2 1 最小边界 循环与边界处理 3 100,000 10万个 "apple" 计数器累加与数字转字符串性能 4 10万个极相似串 字符串比较与哈希冲突处理 5-6 5,000 中等随机 基础 STL 效率 7-8 100,000 极短串随机 (aa, ab, ba...) 高频重复下的 Map/Hash 更新效率 9-10 最大随机长度 32 内存占用与综合性能
三、 复杂度优化建议与注意事项
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时间复杂度思考过程:
- 生成器性能:生成器中使用
std::map生成答案,总复杂度 。在 规模下,约 0.2s 即可生成一组。 - 避免超时:在生成第 3 组(10万个相同串)时,
to_string或字符串拼接逻辑是常数级的。如果题目要求后缀数字还要判断是否已存在(即输入中可能含有带数字的串),则需要嵌套循环或分步检查,此时应使用unordered_map保证 。但根据本题原文“输入仅含字母”,简单m[s]++即可。
- 生成器性能:生成器中使用
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空间复杂度思考过程:
- 内存安全:生成器和解题代码主要消耗在
map的节点存储。 个节点,每个节点存 32 字节字符串 + 指针开销,总计约 10-15MB,远低于 256MB。
- 内存安全:生成器和解题代码主要消耗在
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异常处理 (Exception):
- 除零风险:本题不涉及除法运算。
- 爆栈风险:本题逻辑为迭代结构(
while循环读入),不涉及递归,不存在爆栈风险。 - I/O 速度:在生成 10 万行数据时,必须确保使用
\n而非endl,否则生成一个测试点可能需要数秒。
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读取关键词总结 (NOI 读题技巧):
- "only lowercase Latin letters":这意味着输入串和系统生成的串(带数字)天然隔离。你不需要担心用户输入一个
a1导致系统在处理a时产生冲突。这是简化算法的关键点。 - "database":暗示需要一种持久化的查找结构,容器的生命周期应贯穿整个程序。
- "only lowercase Latin letters":这意味着输入串和系统生成的串(带数字)天然隔离。你不需要担心用户输入一个
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你好!我是你的 OI 教练。在 NOI 系列竞赛(如 CSP-J/S, NOIP)中,编写代码不仅要追求逻辑正确,还要注意运行效率(I/O 优化)和代码的稳健性。
下面是针对该题的 C++14 标准参考代码,以及深度的复杂度分析和优化建议。
一、 题解标准代码 (C++14)
#include <iostream> #include <string> #include <map> using namespace std; /** * 题目:Registration System (CF 4C) * 核心思路:利用 map 建立 字符串 -> 出现次数 的映射。 * 易错点: * 1. 字符串拼接时,直接使用 '+' 运算符,注意其底层开销。 * 2. 大规模数据下,cin/cout 必须关闭同步流,否则容易 TLE。 */ int main() { // 优化:关闭同步流,使 cin/cout 达到接近 scanf/printf 的速度 // 注意:关闭后不可与 scanf/printf 混用 ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(nullptr); int n; if (!(cin >> n)) return 0; // 定义映射表:Key 为原始用户名,Value 为该名字出现的次数 // 在 NOI 竞赛中,map 底层是红黑树,查询复杂度为 O(log N) map<string, int> db; while (n--) { string name; cin >> name; // count() 函数返回 key 出现的次数(在 map 中只可能是 0 或 1) // 或者直接判断 db[name] == 0 if (db[name] == 0) { // 情况 A:该名字从未出现过 cout << "OK" << "\n"; // 使用 "\n" 代替 endl 以避免频繁刷新缓冲区 db[name] = 1; // 记录该名字已经出现过 1 次 } else { // 情况 B:该名字已存在 // 此时该名字出现的次数恰好就是我们要追加的数字 // 例如:第 2 次出现,追加 "1";第 3 次出现,追加 "2" // 注意:题目要求追加的是从 1 开始的数字,而 db[name] 此时代表之前出现的总数 cout << name << db[name] << "\n"; // 更新该原始名字的出现次数 db[name]++; } } return 0; }
二、 复杂度分析思考过程
在 NOI 竞赛中,复杂度分析是决定你选择哪种数据结构的关键。
1. 时间复杂度分析
- 输入输出:总共 个字符串,每个字符串平均长度为 。总开销 。
- Map 操作:
map<string, int>的单次操作复杂度为 。- 为什么有 ? 因为
map内部比较两个字符串是否相等,需要逐字符对比,耗时与字符串长度 成正比。 - 总复杂度:。
- 数值代入:$10^5 \cdot 32 \cdot \log_2(10^5) \approx 10^5 \cdot 32 \cdot 17 \approx 5.4 \times 10^7$ 次运算。
- 结论:在 1.0s 的时限内(通常 1s 可跑 次运算),这个复杂度非常安全。
2. 空间复杂度分析
- 存储需求:最坏情况下,所有 个字符串都不相同。
- 总空间:$N \times L = 10^5 \times 32 \text{ bytes} \approx 3.2 \text{ MB}$。
- Map 额外开销:红黑树节点会有额外的指针开销(通常每个节点 3-4 个指针),但总空间依然远小于 256MB 的限制。
三、 时间复杂度优化建议
如果你在更高级别的比赛(如省选或 NOI)遇到更严苛的时间限制(例如 0.5s 或 ),可以考虑以下优化:
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使用
std::unordered_map(C++11 及以上):- 原理:底层是哈希表,平均查询复杂度为 。
- 总复杂度:。
- 风险:在某些平台上,若哈希函数被特殊构造的数据“卡掉”(Hash Collision),复杂度会退化到 。但在一般 Codeforces 题目中非常有效。
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使用字典树 (Trie 树):
- 原理:将字符串按字符存入树形结构。
- 优势:查询和插入完全取决于长度 ,与 无关。
- 实现:在 Trie 树的每个结尾节点存储一个
int count。 - 适用场景:当字符集较小(如仅小写字母)且对时间极其敏感时。
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手写哈希 (String Hashing):
- 将字符串预先转化为
unsigned long long类型的哈希值,然后对整数进行操作。这种方法最快,但需要处理哈希冲突。
- 将字符串预先转化为
四、 给同学的易错提示
- endl vs "\n":
在 NOI 竞赛中,尽量使用
"\n"。endl会强制刷新输出缓冲区,在 级别的数据下,频繁刷新会导致程序变慢 10 倍以上。 - 默认值逻辑:
C++
map的[]运算符很有趣:如果你访问一个不存在的键,它会自动创建一个默认值(对于int就是 0)。本题代码巧妙利用了这一点:if (db[name] == 0)。 - 字符串拼接:
cout << name << db[name]比string t = name + to_string(db[name]); cout << t;更快,因为前者直接输出,避免了构造新字符串对象的内存分配开销。
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信息
- ID
- 19389
- 时间
- 1000ms
- 内存
- 128MiB
- 难度
- 10
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