2866 「IOI2018」机械娃娃

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题目描述

所谓机械娃娃,是能够自动地重复特定运动序列的娃娃。在日本,很多机械娃娃在古代就造出来了。

机械娃娃的运动被一个由多个器件组成的管路所控制。这些器件通过管道连在一起。每个器件都有一个或两个出口,而且可以有任意多的(也可以为零)的入口。每个管道都从某个器件的出口连到同一器件或其他器件的入口。每个入口都连接恰好一个管道,而每个出口也都连接恰好一个管道。

为了描述娃娃是如何运动的,设想有一个球放在这些器件之一的上面。这个球在管路中穿行。在穿行的每一步,它从所在器件的一个出口离开该器件,沿着连接该出口的管道,进入管道另一头所连接的器件。

器件有三种类型:起点、触发器和开关。总共有恰好一个起点,$M$ 个触发器和 $S$ 个开关($S$ 可以为零)。开关的数量 $S$ 要由你来定。每个器件都有唯一的序列号。

起点是球最初所在的那个器件。它有一个出口。它的序列号是 $0$。

doll1.png

一旦球进入某个触发器,就会让娃娃做某个特定运动。每个触发器都有一个出口。触发器的序列号是从 $1$ 到 $M$。

doll2.png

每个开关都有两个出口,被记为 X 和 Y。开关的状态或者为 X,或者为 Y。在球进入某个开关后,它会从开关的当前状态所对应的出口离开。此后开关将切换为另一状态。最初,所有开关的状态都是 X。开关的序列号是从 $-1$ 到 $-S$。

doll3.png

告诉你触发器的数量 $M$。再给你一个长度为 $N$ 的序列 $A$,序列的每个元素都是某个触发器的序列号。每个触发器会在序列 $A$ 中出现若干次(也可能是零次)。你的任务是设计一个管路,以满足如下条件:

  • 球在若干步之后返回到起点。
  • 当球首次返回到起点时,所有开关的状态都是 X。
  • 在球首次返回到起点时,此前它进入所有触发器的总次数恰好为 $N$。这些被进入过的触发器,其序列号按照被球经过的顺序依次为 $A_0,A_1,\ldots ,A_{N-1}$。
  • 设 $P$ 为球首次返回到起点时,球所引起的所有开关状态切换的总次数。$P$ 不能超过 $2\times 10^7$。

同时,你不想用太多的开关。

实现细节

你需要包含 doll.h 库文件,并实现下面的过程。

​create_circuit(int M, int[] A)
  • M:触发器数量。
  • A:长度为 $N$ 的数组,其中按照球进入的顺序,给出了被进入的触发器的序列号。
  • 该过程将被调用恰好一次。
  • 注意,$N$ 的值是数组 A 的长度,你可以按照注意事项中的有关内容来取得。

你的程序需要调用下面的过程来作答。

answer(int[] C, int[] X, int[] Y)
  • C:长度为 的数组。器件 $i\ (0\le i\le M)$ 的出口被连到器件 C[i]。
  • X, Y:长度相同的两个数组。这些数组的长度 $S$ 为开关的数量。对于开关 $-j\ (1\le j\le S)$ 来说,其出口 X 被连到器件 X[j - 1],而出口 Y 被连到器件 Y[j - 1]。
  • C、X 和 Y 中的任一元素必须是 $-S$ 到 $M$ 的整数(包括 $-S$ 和 $M$)。
  • $S$ 最多只能是 $4\times 10^5$。
  • 必须调用该过程恰好一次。
  • 由 C、X 和 Y 所表示的管路必须满足题面中的限制条件。

如果上述条件不满足,你的程序将被判为 Wrong Answer。否则,你的程序将被判为 Accepted,而你的得分将根据 $S$ 来计算(参见子任务)。

输入格式

评测程序示例按照以下格式从标准输入中读入输入: - 第一行:$M\ N$ - 第二行:$A_0\ A_1\ldots \ A_{N-1}$

评测程序示例产生三个输出。

首先,评测程序示例把你的答案以下列格式输出到文件 out.txt。 - 第一行:$S$ - 第 $2+i$ 行($0\le i\le M$):C[i] - 第 $2+M+j$ 行($1\le j\le S$):X[j - 1] Y[j - 1]

其次,评测程序示例模拟球的移动。它把该球经过的器件的序列号,按照经过顺序输出到文件 log.txt。

第三,评测程序示例将在标准输出中打印对你的答案的评价

  • 如果你的程序被判为 Accepted,评测程序示例按照以下格式打印 $S$ 和 $P$:Accepted: S P;
  • 如果你的程序被判为 Wrong Answer,它打印 Wrong Answer: MSG。各类 MSG 的含义如下:
  • answered not exactly once:过程 answer 不是恰好被调用一次。
  • wrong array length:C 的长度不是 $M+1$,或者 X 和 Y 的长度不一样。
  • over 400000 switches:$S$ 大于 $4\times 10^5$。
  • wrong serial number:C、X 或者 Y 的某个元素比 $-S$ 小或者比 $M$ 大。
  • over 20000000 inversions:球没有在所有开关的状态变化总数超过 $2\times 10^7$ 之前返回到起点。
  • state 'Y':当球首次返回到起点时,某个开关的状态为 Y。
  • wrong motion:触发运动的触发器和序列 $A$ 所列的不一致。

注意,当你的程序被判为 Wrong Answer 时,评测程序示例可能并不创建 out.txt 和/或 log.txt。

数据范围与提示

对于全部数据,$1\le M\le 10^5,1\le N\le 2\times 10^5,1\le A_k\le M\ (0\le k\le N-1)$。

每个测试样例的分数和限制条件如下: 1. (2 分)对每个 $i\ (1\le i\le M)$,整数 $i$ 在序列 $A_0,A_1,\ldots ,A_{N-1}$ 中最多出现 $1$ 次。 2. (4 分)对每个 $i\ (1\le i\le M)$,整数 $i$ 在序列 $A_0,A_1,\ldots ,A_{N-1}$ 中最多出现 $2$ 次。 3. (10 分)对每个 $i\ (1\le i\le M)$,整数 $i$ 在序列 $A_0,A_1,\ldots ,A_{N-1}$ 中最多出现 $4$ 次。 4. (10 分)$N=16$ 5. (18 分)$M=1$ 6. (56 分)无附加限制

对每个测试样例,如果你的程序被判定为 Accepted, 你的得分将根据 $S$ 的值来计算: - 如果 $S\le N+\log_2 N$,你将获得该测试样例的满分。 - 对于子任务 $5$ 和 $6$ 的每个测试样例,如果 $N+\log_2 N\le S\le 2N$,你将获得部分分。该测试样例上的得分为 $0.5+0.4\times(\frac{2N-S}{N-\log_2 N})^2$,再乘以该子任务的满分分数。 - 否则,得分为 $0$。

注意,你在每个子任务上的得分是该子任务中所有测试样例上的最低得分。