2023-06-04:你的音乐播放器里有 N 首不同的歌,

在旅途中,你的旅伴想要听 L 首歌(不一定不同,即,允许歌曲重复,

请你为她按如下规则创建一个播放列表,

每首歌至少播放一次,

一首歌只有在其他 K 首歌播放完之后才能再次播放。

返回可以满足要求的播放列表的数量。

由于答案可能非常大,请返回它模 10^9 + 7 的结果。

输入:n = 3, goal = 3, k = 1。

输出:6。

答案2023-06-04:

大体步骤如下:

1.定义常量MOD和LIMIT,分别表示模数和阶乘表的最大值。

2.定义全局变量FAC和INV,分别表示阶乘表和阶乘结果的乘法逆元表。

3.编写init函数,用于初始化FAC和INV数组。在该函数中先将FAC[0]和INV[0]赋值为1,然后使用循环计算FAC[i](i从1到LIMIT)的值,并使用费马小定理倒推计算出INV[i](i从LIMIT到2)的值。

4.编写power函数,用于计算x的n次方并对MOD取模后的结果。

5.编写numMusicPlaylists函数,根据题目要求计算可以满足要求的播放列表数量。该函数中定义三个int64类型变量:cur、ans和sign。cur用于保存当前循环中需要累加到答案中的部分,ans则是最终结果。sign初始为1,在每次循环结束时将其乘以-1来实现交替相加或相减。

6.numMusicPlaylists函数中使用一个for循环遍历i从0到n-k。在每次循环中,首先计算cur = sign * pow(n-k-i, l-k) % MOD。其中pow函数调用了power函数来计算幂次方。

7.然后将cur乘以FAC[n]、INV[i]、INV[n-k-i]并分别对MOD取模,更新cur的值。

8.将cur加到ans中并对MOD取模,最后返回ans的int类型值。

时间复杂度:$O(n2)$,其中n为歌曲数量。需要计算阶乘表和阶乘结果的乘法逆元表,时间复杂度均为O(n)。在numMusicPlaylists函数中使用了一个for循环,循环次数为n-k,每次循环中调用了power函数,时间复杂度为$O(logMOD)$,然后进行了常数次乘、除和取模运算,时间复杂度为O(1)。因此总时间复杂度为$O(n*(n-k)*logMOD)=O(n2*logMOD)$。

空间复杂度:O(n),主要是用来存储阶乘表和阶乘结果的乘法逆元表。

go完整代码如下:

package main

import "fmt"

const MOD int64 = 1000000007
const LIMIT int = 100 // 阶乘表
var FAC [LIMIT + 1]int64 // 阶乘结果的乘法逆元表
var INV [LIMIT + 1]int64 func init() {
FAC[0] = 1
INV[0] = 1
for i := 1; i <= LIMIT; i++ {
FAC[i] = (int64(i) * FAC[i-1]) % MOD
}
// 费马小定理计算乘法逆元,优化如下
// 这一块叫:阶乘的逆元倒推
INV[LIMIT] = power(FAC[LIMIT], int(MOD-2))
for i := LIMIT; i > 1; i-- {
INV[i-1] = (int64(i) * INV[i]) % MOD
}
} // x的n次方,% mod之后,是多少?
func power(x int64, n int) int64 {
ans := int64(1)
for n > 0 {
if n&1 == 1 {
ans = (ans * x) % MOD
}
x = (x * x) % MOD
n >>= 1
}
return ans
} func numMusicPlaylists(n int, l int, k int) int {
var cur, ans, sign int64 = 0, 0, 1
for i := 0; i <= n-k; i++ {
// cur ->
// FAC[n] -> n! % mod 的结果!
// INV[i] -> i! 的逆元!
// INV[n - k - i] -> (n - k - i)! 的逆元
// sign * 1 -> 1
// * -1 -> mod - 1
cur = (sign * power(int64(n-k-i), l-k)) % MOD
cur = (cur * FAC[n]) % MOD
cur = (cur * INV[i]) % MOD
cur = (cur * INV[n-k-i]) % MOD
ans = (ans + cur) % MOD
sign *= -1
}
return int(ans)
} func main() {
n := 3
goal := 3
k := 1
result := numMusicPlaylists(n, goal, k)
fmt.Println(result)
}

rust完整代码如下:

const MOD: i64 = 1_000_000_007;
const LIMIT: usize = 100; // 阶乘表
static mut FAC: [i64; LIMIT + 1] = [0; LIMIT + 1]; // 阶乘结果的乘法逆元表
static mut INV: [i64; LIMIT + 1] = [0; LIMIT + 1]; unsafe fn init() {
INV[0] = 1;
FAC[0] = 1;
for i in 1..=LIMIT {
FAC[i] = ((i as i64) * FAC[i - 1]) % MOD;
}
// 费马小定理计算乘法逆元,优化如下
// 这一块叫:阶乘的逆元倒推
INV[LIMIT] = power(FAC[LIMIT], (MOD - 2) as i32);
for i in (2..=LIMIT).rev() {
INV[i - 1] = ((i as i64) * INV[i]) % MOD;
}
} // x的n次方,% mod之后,是多少?
fn power(mut x: i64, mut n: i32) -> i64 {
let mut ans = 1;
while n > 0 {
if (n & 1) == 1 {
ans = (ans * x) % MOD;
}
x = (x * x) % MOD;
n >>= 1;
}
ans
} pub fn num_music_playlists(n: i32, goal: i32, k: i32) -> i32 {
unsafe {
init();
let mut cur;
let mut ans = 0;
let mut sign = 1;
for i in 0..=n - k {
// cur ->
// FAC[n] -> n! % mod 的结果!
// INV[i] -> i! 的逆元!
// INV[n - k - i] -> (n - k - i)! 的逆元
// sign * 1 -> 1
// * -1 -> mod - 1
cur = (sign * power(n as i64 - k as i64 - i as i64, goal as i32 - k)) % MOD;
cur = (cur * FAC[n as usize]) % MOD;
cur = (cur * INV[i as usize]) % MOD;
cur = (cur * INV[(n - k - i) as usize]) % MOD;
ans = (ans + cur) % MOD;
sign *= -1;
}
ans as i32
}
} fn main() {
let n = 3;
let goal = 3;
let k = 1;
let result = num_music_playlists(n, goal, k);
println!("{}", result);
}

c++完整代码如下:

#include <iostream>
#include <vector> using namespace std; const int MOD = 1000000007;
const int LIMIT = 100; // 阶乘表
vector<int64_t> fac(LIMIT + 1); // 阶乘结果的乘法逆元表
vector<int64_t> inv(LIMIT + 1); int64_t pow2(int64_t x, int n); void init() {
fac[0] = inv[0] = 1;
for (int i = 1; i <= LIMIT; i++) {
fac[i] = ((int64_t)i * fac[i - 1]) % MOD;
}
// 费马小定理计算乘法逆元,优化如下
// 这一块叫:阶乘的逆元倒推
inv[LIMIT] = pow2(fac[LIMIT], MOD - 2);
for (int i = LIMIT; i > 1; i--) {
inv[i - 1] = ((int64_t)i * inv[i]) % MOD;
}
} // x的n次方,% mod之后,是多少?
int64_t pow2(int64_t x, int n) {
int64_t ans = 1;
while (n > 0) {
if (n & 1) {
ans = (ans * x) % MOD;
}
x = (x * x) % MOD;
n >>= 1;
}
return ans;
} int numMusicPlaylists(int n, int l, int k) {
int64_t cur, ans, sign = 1;
ans = 0; for (int i = 0; i <= n - k; ++i, sign = sign == MOD - 1 ? 1 : MOD - 1) {
// cur ->
// FAC[n] -> n! % mod 的结果!
// INV[i] -> i! 的逆元!
// INV[n - k - i] -> (n - k - i)! 的逆元
// sign * 1 -> 1
// * MOD-1 -> mod - 1
cur = (sign * pow2(n - k - i, l - k)) % MOD;
cur = (cur * fac[n]) % MOD;
cur = (cur * inv[i]) % MOD;
cur = (cur * inv[n - k - i]) % MOD;
ans = (ans + cur) % MOD;
} return ans;
} int main() {
init();
int n = 3, goal = 3, k = 1;
int result = numMusicPlaylists(n, goal, k);
cout << result << endl; return 0;
}

c完整代码如下:

#include <stdio.h>
#include <stdint.h> #define MOD 1000000007
#define LIMIT 100 // 阶乘表
int64_t fac[LIMIT + 1]; // 阶乘结果的乘法逆元表
int64_t inv[LIMIT + 1]; int64_t pow2(int64_t x, int n); void init() {
fac[0] = inv[0] = 1;
for (int i = 1; i <= LIMIT; i++) {
fac[i] = ((int64_t)i * fac[i - 1]) % MOD;
}
// 费马小定理计算乘法逆元,优化如下
// 这一块叫:阶乘的逆元倒推
inv[LIMIT] = pow2(fac[LIMIT], MOD - 2);
for (int i = LIMIT; i > 1; i--) {
inv[i - 1] = ((int64_t)i * inv[i]) % MOD;
}
} // x的n次方,% mod之后,是多少?
int64_t pow2(int64_t x, int n) {
int64_t ans = 1;
while (n > 0) {
if (n & 1) {
ans = (ans * x) % MOD;
}
x = (x * x) % MOD;
n >>= 1;
}
return ans;
} int numMusicPlaylists(int n, int l, int k) {
int64_t cur, ans, sign = 1;
ans = 0; for (int i = 0; i <= n - k; ++i, sign = sign == MOD - 1 ? 1 : MOD - 1) {
// cur ->
// FAC[n] -> n! % mod 的结果!
// INV[i] -> i! 的逆元!
// INV[n - k - i] -> (n - k - i)! 的逆元
// sign * 1 -> 1
// * MOD-1 -> mod - 1
cur = (sign * pow2(n - k - i, l - k)) % MOD;
cur = (cur * fac[n]) % MOD;
cur = (cur * inv[i]) % MOD;
cur = (cur * inv[n - k - i]) % MOD;
ans = (ans + cur) % MOD;
} return ans;
} int main() {
init();
int n = 3, goal = 3, k = 1;
int result = numMusicPlaylists(n, goal, k);
printf("%d\n", result); return 0;
}

2023-06-04:你的音乐播放器里有 N 首不同的歌, 在旅途中,你的旅伴想要听 L 首歌(不一定不同,即,允许歌曲重复, 请你为她按如下规则创建一个播放列表, 每首歌至少播放一次, 一首歌只有在的更多相关文章

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