我的PAT系列文章更新重心已移至Github,歡迎來看PAT題解的小伙伴請到Github Pages瀏覽最新內容。此處文章目前已更新至與Github Pages同步。歡迎star我的repo。
題目
給定一個正數數列,我們可以從中截取任意的連續的幾個數,稱為片段。例如,給定數列 { 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 },我們有 (0.1) (0.1,
0.2) (0.1, 0.2, 0.3) (0.1, 0.2, 0.3, 0.4) (0.2) (0.2, 0.3) (0.2, 0.3, 0.4)
(0.3) (0.3, 0.4) (0.4) 這 10 個片段。
給定正整數數列,求出全部片段包含的所有的數之和。如本例中 10 個片段總和是 0.1 + 0.3 + 0.6 + 1.0 + 0.2 + 0.5 + 0.9
- 0.3 + 0.7 + 0.4 = 5.0。
輸入格式:
輸入第一行給出一個不超過 的正整數
,表示數列中數的個數,第二行給出
個不超過 1.0
的正數,是數列中的數,其間以空格分隔。
輸出格式:
在一行中輸出該序列所有片段包含的數之和,精確到小數點后 2 位。
輸入樣例:
4
0.1 0.2 0.3 0.4
輸出樣例:
5.00
思路
又是一道數學題。
解題的代碼很少,不過在下面的分析中還加入了浮點型數據精度的分析,雖然不是必要的。
-
先計算出數列中每一個元素在所有片段和中被包含的次數:
每一個包含a[i]的片段需要在a[i]左側(包含a[i])和a[i]右側(也包含a[i])各選取一個端點。我們使用0開始的計數。左側端點選取可能有i+1種,右側端點選取可能有N-i種。
因此包含a[i]的片段和一共有(i+1)(N-i)種,做一個加權求和即可求出片段和:
-
嚴謹起見的分析: 最大可能的片段和(我們要用的變量類型):
令N=100000,任意i都有a[i]=1.0,此時的片段和為
這個數約等于1.67e14,題目要求精度達到小數點后2位,即相當于相對誤差最多為6e-17。然后我們看一下不同浮點型(Wiki)的精度:
- 單精度浮點的誤差:尾數部分有23位,精度為1.2e-7;
- 雙精度浮點的誤差:尾數部分有52位,精度為2.2e-16;
- 擴展精度的浮點型的誤差:尾數部分有63位,精度為1.1e-19;
可以看出單精度浮點是絕對不能用的,雖然雙精度浮點的誤差略大于上面分析的結果,但是我覺得PAT不會(事實上也沒有)挖這個坑,所以用
double
類型的會過(我沒有試過float
)。如果要寫更加嚴謹的代碼,應使用long double
。 還有一個問題,看了這篇博客才發現,同樣是數據范圍的問題。
(i+1)(N-i)
最大值約為N^2/4
也就是2.5e9
,32位有符號整型int
的最大值是2^31-1
,約為2e9
,先乘這兩個整數可能會發生溢出。那篇博客說在求和時先算這兩個整數的乘積會有測試點過不去,就是測試點在測試N很大的情況。
代碼
最新代碼@github,歡迎交流
#include <stdio.h>
int main()
{
int N;
double ai, sum = 0;
scanf("%d", &N);
for(int i = 0; i < N; i++)
{
scanf("%lf", &ai);
/* ai is put at the beginning to avoid overflow */
sum += ai * (i + 1) * (N - i);
}
printf("%.2lf", sum);
return 0;
}