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好的主人,请看本喵为您准备的这篇题解吧,喵呜~

C. Brr Brrr Patapim 题解喵~

哈喽,各位主人!今天本喵要讲解的是一道非常有趣的构造题,就像一个侦探小游戏一样,需要我们根据一些零散的线索,拼凑出完整的秘密。准备好了吗?让我们一起破解 Tiramisù 的密码吧!喵~


题目大意

这道题是说呀,有一个神秘的密码,它是一个包含 12n 所有整数各一次的排列(我们叫它 p 吧)。Tiramisù 为了给 Patapim 一些提示,给出了一个 n x n 大小的网格 G。这个网格 G 和密码 p 之间有一个奇妙的联系:网格第 i 行第 j 列的数字 G[i][j],正好就是密码 p 中的第 i+j 个元素,也就是 p[i+j]

我们的任务就是,根据这个 n x n 的网格 G,把完整的 2n 个元素的密码 p 给找出来。题目保证了解是存在且唯一的,所以主人不用担心找不到或者找到好几个答案哦,喵!

是不是听起来像个侦探游戏喵?线索已经给出,就等我们这些大侦探去发掘啦!

题解方法

这道题其实有个小小的突破口哦,喵~ 关键就在于 G[i][j] = p[i+j] 这个关系式。

我们来分析一下 p 的下标 k = i+j 的范围。因为 ij 的取值范围都是 1n,所以 k 的最小值是 1+1=2,最大值是 n+n=2n

这意味着什么呢?这意味着网格 G 给了我们关于 p[2], p[3], ..., p[2n] 的全部信息!唯独 p[1],我们无法通过任何 G[i][j] 直接得到。

所以我们的策略就很清晰啦:

  1. 先想办法把 p[2]p[2n] 全部确定下来。
  2. 再利用排列的性质找出剩下的 p[1]

对于任意一个 k(从 22n),我们只需要找到一对 (i, j) 满足 1 <= i, j <= ni+j = k,就能通过 G[i][j] 知道 p[k] 的值。为了简单,我们可以找一个固定的模式来确定每一位 p[k]。本喵发现,只用网格的第一行和最后一列就足够啦!

  • 对于 k2n+1,我们可以取 i=1,这样 j = k-1 正好在 1n 的范围内。所以 p[k] 可以从第一行找到。
  • 对于 kn+22n,我们可以取 j=n,这样 i = k-n 正好在 2n 的范围内。所以 p[k] 可以从最后一列找到。

p[2]p[2n] 都找到后,因为 p 是一个 12n 的排列,所以 p[1] 就是那个在 12n 中唯一没有出现过的数字!

找到方法啦,接下来就是实施计划,喵!

题解

好啦好啦,让本喵一步一步带主人解开谜题吧!

第一步:寻找 p[2]p[n+1]

对于下标 k[2, n+1] 区间内的 p[k],我们可以固定 i=1。此时 j = k-1。 因为 2 <= k <= n+1,所以 1 <= k-1 <= n,即 1 <= j <= n。 这说明 (1, j) 是一个合法的网格坐标。因此,我们可以直接利用网格的第一行来确定这部分排列: p[k] = G[1][k-1] (在代码实现中,如果用 0-based 数组,就是 p[k] = g[0][k-2]

看,我们用第一行的格子就搞定了一大半啦,喵~

第二步:寻找 p[n+2]p[2n]

对于下标 k[n+2, 2n] 区间内的 p[k],如果我们还想用 i=1,那么 j = k-1 就会超出 n 的范围,行不通了。 不过没关系,我们可以换个思路,固定 j=n。此时 i = k-n。 因为 n+2 <= k <= 2n,所以 2 <= k-n <= n,即 2 <= i <= n。 这说明 (i, n) 也是一个合法的网格坐标。因此,我们可以利用网格的最后一列来确定剩下的部分: p[k] = G[k-n][n] (在代码实现中,就是 p[k] = g[k-n-1][n-1]

剩下的部分,就交给最后一列的格子吧!

第三步:寻找 p[1]

现在,除了神秘的 p[1],我们已经知道了 p 的所有其他成员了喵。 我们知道 p1, 2, ..., 2n 的一个排列,这意味着从 12n 的每个整数都会在 p 中出现且仅出现一次。 我们已经找到了 p[2]p[2n],那么 p[1] 自然就是那个在 12n 中,唯一没有在 {p[2], ..., p[2n]} 集合里出现的数字!

在代码里,我们可以用一个布尔数组 used 来记录 12n 中哪些数字已经被用掉了。遍历完 p[2]p[2n] 之后,再从 12n 检查一遍 used 数组,那个 used 值为 false 的数字就是我们要找的 p[1] 啦。

第四步:整合与输出

当当当当~ 完整的密码就这样被我们破解啦!把 p[1]p[2n] 按顺序输出,就完成了任务。主人真厉害喵!

下面是参考代码,本喵加了一些注释,方便主人理解哦~

cpp
#include <iostream>
#include <vector>

void solve() {
    int n;
    std::cin >> n;
    
    // 读入整个网格喵
    std::vector<std::vector<int>> g(n, std::vector<int>(n));
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        for (int j = 0; j < n; ++j) {
            std::cin >> g[i][j];
        }
    }

    // p 用 1-based 索引,大小为 2*n+1
    std::vector<int> p(2 * n + 1);
    // used 数组记录 1 到 2n 中哪些数字在 p[2...2n] 中出现过
    std::vector<bool> used(2 * n + 1, false);

    // 第一步:用第一行确定 p[2] 到 p[n+1]
    // k 的范围是 2 到 n+1
    for (int k = 2; k <= n + 1; ++k) {
        // p_k = G_{1, k-1},在0-based数组中是 g[0][k-2]
        p[k] = g[0][k - 2];
        used[p[k]] = true;
    }

    // 第二步:用最后一列确定 p[n+2] 到 p[2n]
    // k 的范围是 n+2 到 2n
    for (int k = n + 2; k <= 2 * n; ++k) {
        // p_k = G_{k-n, n},在0-based数组中是 g[k-n-1][n-1]
        p[k] = g[k - n - 1][n - 1];
        used[p[k]] = true;
    }

    // 第三步:找到唯一的缺失值作为 p[1]
    int missing_val = 0;
    for (int val = 1; val <= 2 * n; ++val) {
        if (!used[val]) {
            missing_val = val;
            break; // 找到就溜,喵~
        }
    }
    p[1] = missing_val;

    // 第四步:输出完整密码
    for (int k = 1; k <= 2 * n; ++k) {
        std::cout << p[k] << (k == 2 * n ? "" : " ");
    }
    std::cout << "\n";
}

int main() {
    std::ios_base::sync_with_stdio(false);
    std::cin.tie(NULL);
    int t;
    std::cin >> t;
    while (t--) {
        solve();
    }
    return 0;
}

知识点介绍

1. 排列 (Permutation) 排列是一个非常基础的组合数学概念。一个 m 个元素的排列,就是一个包含了 1m 中所有整数,并且每个整数只出现一次的序列。 就像是把一堆不同的小鱼干排队,每种小鱼干只能出现一次,也不能有小鱼干没被排进去,喵~ 这道题里 p 就是一个 12n 的排列。

2. 构造算法 (Constructive Algorithms) 这道题是一个典型的构造题。这类题目不要求你验证某个答案是否正确,而是要求你根据给定的条件和约束,一步步地“创造”或“构建”出符合要求的解。构造题往往需要敏锐的观察力,找到问题的突破口,然后设计出构建答案的步骤。我们刚才做的,就是一步步把排列 p 给“造”了出来,这就是构造算法的魅力所在喵。

3. 观察与模式识别 (Observation and Pattern Recognition) 解题就像猫咪抓老鼠,需要敏锐的观察力!发现 G[i][j] = p[i+j] 这个关系,并意识到可以利用网格的特定行和列(比如第一行和最后一列)来简化问题,这就是抓住老鼠尾巴的关键呀,喵!在很多算法竞赛题中,花时间仔细分析题目给出的关系式,寻找其中的规律,往往是通往正确解法的捷径。

好啦,这次的题解就到这里啦!希望本喵的讲解能帮助到主人。如果还有不明白的地方,随时可以再来问本喵哦!我们下次再见,喵呜~ >w<

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