有 Delay 的猜数问题

今天看到一道很趣味的交互题啊!

可爱 @WatanukiTaiga 教会了我这道题的扩展版本,非常厉害😍!


Hard version

交互库藏起来了一个 \([1, 10^9]\) 之间的整数,你每次可以猜一个数。

交互库会告诉你大了还是小了,还是猜对了,你需要在 \(30\) 次以内猜出这个数。

我相信大家都会!这是不是太简单了一点?

还能再给力一些吗?

Medium version

交互库藏起来了一个 \([1, 10^9]\) 之间的整数,你每次可以猜一个数。

交互库会告诉你大了还是小了,还是猜对了,你需要在 \(60\) 次以内猜出这个数。

但是因为交互库换成了笨蛋,所以交互库存在延迟,交互库会在你的第 \(t\) 次询问告诉你你的第 \(t - 1\) 次询问的结果。(第一次没有返回)

想必大家用了 1s 就能秒掉吧!是不是还是太简单了一点?

还能再给力一些吗?

如果我们要求在 \(44\) 次之内猜出呢?

Source: Indonesia NOI 2023, Day2 ProblemC

放下你那可笑的 \(2\log\) 做法!

我们来想想,现在应该怎么办?

可以发现,Hard version 的做法能够保证在 \(\log_{2}(10^9)\) 次之内询问出来,其本质原因在于,每次问题规模都会至少缩小到原来的 \(\dfrac{1}{2}\)

注意到保证询问次数规模的关键其实是:不论是得到了什么样的回复,都能够将问题缩小同等规模

由于交互库存在延迟回复,我们没有办法保证每个操作都能将问题每次都缩小相同的规模。

所以我们有一个启发,不妨考虑第一次我们不问中间的,我们稍微问偏一点,看看会有什么事情发生。

假设问题规模初始为 \(V\),我们第一次询问了 \(x\),第二次询问了 \(y\) 并且 \(x > y\),并不妨假设我们询问 \(x\) 的时候“认为”答案应该在 \([x, V]\) 当中。

第二次询问时返回的结果会有这两种情况:

  1. 交互库回答了“小了”,这说明,我们的“认为”是错误的,那么问题规模会缩小到 \([1, x]\)
  2. 交互库回答了“大了”,这说明,我们的“认为”是正确的,但是我们浪费了 \(y\) 这次询问,问题规模变成了 \([x, V]\)

我们发现,第一种情况并没有浪费第二次操作,我们将问题规模减小了 \(V - x\),第二种情况浪费了第二次操作,将问题规模减小了 \(x\)

我们希望每个操作不管怎么样,都能够降低问题的规模。

不妨令 \(x + y = V\),(不要问我为什么,MOer 的思维我搞不懂233)于是我们发现 \(V - x < x\),那么其实第一种情况可以看作,第一次操作让问题规模减小到了 \(x\),第二种则可以看作第一次操作让问题规模减小到了 \(x\),第二次操作将问题规模再次减小到了 \(y\),于是这个浪费的操作就有了作用,并且你发现不管怎么样一个操作的贡献其实固定了。

回到刚才的想法,我们想让每个操作都可以将问题缩小同等规模,于是我们可以按照 Fibonacci 数列来对当前的问题进行划分,这又是怎么想到的呢?

不妨设 \(N(t)\) 表示在 \(d = 1\) 的限制下,\(t\) 次询问能问出的数的上界。

按照我们刚才的想法,一种情况是知道了 \(t - 1\) 次操作并没有浪费,另一种情况是操作被浪费了,它没用了,但是我们以上面的方式对这个操作进行了补偿,那么对应下来 \(N(t) = N(t - 1) + N(t - 2)\)

于是我们发现,按照这个进行划分,然后做一个形如二分的东西,就好了!

换句话说,正常的二分规模是类似 \(1, 2, 4, 8, 16\)

我们这里变成了 \(1, 2, 3, 5, 8, 13\)

还能再给力一些吗?

Easy version

交互库藏起来了一个 \([1, V]\) 之间的整数,你每次可以猜一个数。

交互库会告诉你大了还是小了,还是猜对了,你需要在 \(L\) 次以内猜出这个数。

但是因为交互库换成了笨蛋⑨,所以交互库存在延迟,交互库会在你的第 \(t\) 次询问告诉你你的第 \(t - d\) 次询问的结果。(\(1 \sim d\) 次没有返回)

其实上面的做法的核心思想就是,我们不希望被延迟 \(d\) 次到来的信息打乱,我们希望这个信息到了之后仍然能够缩小范围。

类比,我们可以推出 \(N_{d}(t) = N_{d}(t - 1) + N_{d}(t - d - 1)\)

于是我们按照这个数列进行划分就能做这个加强版了!


最后更新: September 21, 2023