[一本通提高数位动态规划]数字游戏：取模数题解

作者

筋斗云

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[一本通提高数位动态规划]数字游戏：取模数题解

发布时间:2024-08-03 10:24

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[一本通提高数位动态规划]数字游戏：取模数题解

1前言

本文为数字游戏：取模数的题解
需要读者对数位dp有基础的了解，建议先阅读
论数位dp–胎教级教学
 B3883 [信息与未来 2015] 求回文数数位dp题解
 论进制类型的数位dp:胎教级教学

2问题

题目描述
定义一种取模数，满足各位数字之和 $m o d N$ 为 $0$ ，指定一个整数闭区间 $[a, b]$ ，问这个区间内有多少个取模数。
输入格式
题目有多组测试数据。每组只含 $3$ 个数字 $a, b, N (1 <= a, b <= 2^{31},1 <= n < 100)$ 。
输出格式
每个测试用例输出一行，表示各位数字和 $m o d N$ 为 $0$ 的数的个数。
看这个 $a, b$ 的范围，直接可以确定是数位dp，但是该怎么dp？

3状态的设置

我们发现，假设现在 $n = 9$ ，那么我们在一个取模数的最高位前面加上一位 $9$ ，这个数依旧是取模数
在一个各位数字和 $m o d 9 = 1$ 的情况下，在最前面插入一个 $8$ ，也产生了取模数
我们可以把不同位数的的取模数个数看成子问题，子问题可以转化为更大的问题（方式如上），这就满足的dp的条件
有了子问题和可转移的性质，我们可以设 $dp_{i,j,k}$ 为 $i$ 位 $j$ 开头，
各位之和 $m o d n = k$ 的数的个数
属性显然为COUNT（加上子问题得到当前状态）

4数位dp-part1预处理

在 $n$ 固定的情况下， $d p$ 数组也是固定的，与 $a, b$ 无关
所以我们可以预处理 $d p$
首先，对于所有 $dp_{i,j,k}$ ， $i = 1$ 的情况下，如果 $k = jm o d n$
则 $dp_{i,j,k} = 1$ ，否则 $dp_{i,j,k} = 0$
接下来就可以枚举 $i, j, k$ ，此外再枚举 $l$ 为上一位数字的情况
利用模运算转移，得状态转移方程
$dp_{i,j,k} =dp_{i,j,k}+dp_{i-1,l,mods(k-j)}$
其中 $m o d s (k - j)$ 等价于 $((k - j) m o d n + n) m o d n$ ，这样可以防止出现负数

5数位dp-part2利用状态求解

我们首先考虑一个数 $23456$
可以将其分解为 $0 - 19999$ 和 $20000 - 23456$ 两个区间
$0 - 19999$ 我们预处理过了，方案数等于
$\sum dp_{5,j,0}$ 对于此处情况 $0 <= j <= 1$
普遍的，此处的 $0<=j<=s_{i}$ ， $s_{i}$ 为原数 $i$ 位
然后呢，我们可以把 $3456$ 看做子问题
第一位必然为 $2$ ，不为 $2$ 的情况已经得出
这样的话我们就可以打个标记，将已经固定的位数求和
但是我们这样一直缩小问题规模，会产生一个问题，会忽略边界值
这个也好办，我们特判最后标记变量如果被 $n$ 整除，就可以取到边界，答案 $+ 1$
算法完成了，但是看到这的你可能会有一些问题，我来解答
1.为什么不处理前导 $0$
答：前导 $0$ 是合法的，因为处理方式是加和，所以 $0$ 相当于空位
2.如果左边界为 $1$ 怎么办， $1 - 1$ 之后传到函数里的参数为 $0$
答：特判， $0$ 本身合法，返回 $1$

6代码

有了如上思想，你就可以写出代码
附作者的代码（c++）

#include<bits/stdc++.h> using namespace std; long long a,b,n; long long dp[20][20][200]; int mods(int x){ 	return (x%n+n)%n; } void init(){ 	memset(dp,0,sizeof(dp)); 	for(int i = 0;i<=9;i++){ 		dp[1][i][i%n]++; 	} 	for(int i = 2;i<=12;i++){ 		for(int j = 0;j<=9;j++){ 			for(int k = 0;k<n;k++){ 				for(int l = 0;l<=9;l++){ 					dp[i][j][k]+=dp[i-1][l][mods(k-j)]; 				} 			} 		} 	} } int solve(int x){ 	if(x==0){ 		return 1; 	} 	int h = x,s[1145],idx = 0,ans = 0,res = 0; 	while(h){ 		s[++idx] = h%10; 		h/=10; 	} 	for(int i = idx;i>=1;i--){ 		for(int j = 0;j<s[i];j++){ 			ans+=dp[i][j][mods(n-res)]; 		} 		res+=s[i]; 		res%=n; 		if(i==1&&res%n==0){ 			ans++; 		} 	} 	return ans; } int main(){ 	while(cin>>a>>b>>n){ 		init(); 		int ans = solve(b)-solve(a-1); 		cout<<ans<<endl; 	} 	return 0; }