[递归式推导] UVa12627 Erratic Expansion 奇怪的气球膨胀

题目

一开始有一个红气球,每小时,一个红气球会变成3个红气球和1个蓝气球,而一个蓝气球会变成4个蓝气球,如图所示,经三小时变化后。根据图中给出的气球的分裂方式,求第K次分裂后,第A行到第B行的红色气球的数量。
这里写图片描述

代码

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#define ll long long

// 气球变换k次之后,最上面i行红气球的数量
ll f(ll k, ll i) {
    if (k == 0) return 1;
    if (i == 0) return 0;
    else if (i <= pow(2, k - 1))
        return 2 * f(k - 1, i);
    else return f(k - 1, i - pow(2, k - 1)) + 2 * pow(3, k - 1);
}

int main() {
    int T, kase = 0;
    scanf("%d", &T);
    while (T--) {
        ll n, a, b;
        scanf("%lld%lld%lld", &n, &a, &b);
        if (n == 0) printf("Case %d: 1\n", ++kase);
        else printf("Case %d: %lld\n", ++kase, f(n, b) - f(n, a-1));
    }

    return 0;
}

思路

本题的关键在于递归式的推导。

  1. 设k小时后,红气球数为 c ( k )
    观察可得, c ( k ) = 3 c ( k 1 ) , c ( 0 ) = 1
    所以 c ( k ) = k 3
  2. f ( k , i ) 表示k小时后,最上面i行的红气球数。
    则可以求出
    i <= 2 k 1 , f ( k , i ) = 2 f ( k 1 , i )
    i > 2 k 1 , f ( k , i ) = f ( k 1 , i 2 k 1 ) + 2 c ( k 1 )
  3. 最后结论,求k小时a行到b行的红气球数:
    f ( k , b ) f ( k , a )

收获

1.应该学习对“递归式推导”的方法。
2.递归式推导的题往往纸上运算较多,代码实际很少。

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