本篇内容讲解二分答案,并通过实例分析和解决问题,在一些解题中,二分答案往往在一个单调闭区间上进行,也就是说,二分答案最后得到的答案应该是一个确定值,而不是像搜索那样出现多解的情况。那么什么时候适用二分答案呢?下面我们详细为大家说说,并且通过练习题讲解,帮助大家学习和应用。


一、简介 

二分答案就是就相当于枚举答案,并判断答案是否合法,如果合法,就将答案进一步靠近,如果不合法,就往前判断。对于每个次判断,即使复杂度较高,也可以稳过。

(1)应用前提:二分答案要求满足条件的答案单调,否则你就不能确定下一次查找答案所在的区间;

(2)二分答案可以用在什么地方呢?显然,每次判断都会返回一个布尔值,这个值判断这个答案是大了还是小了,所以只有答案具有单调性的时候才可以用二分答案。还可以通过找“最大值最小”或“最小值最大”这种字眼来判断能不能使用二分。

(3)常规做法:1. 发现答案存在单调性;2. 二分答案;3. 检查答案是否可行。


二、实例分析

题目:在n个点中选c个点使得相邻的点之间的最小距离最大,求最大值

分析:暴力选c个点肯定超时,考虑二分答案,这个最大值的范围为[0,点的最大值-最小值],如果能找出c个使得他们相邻的点之间的最小距离为mid,那么小于mid的答案肯定也满足要求,若不能找到,那么大于mid的答案就更不能找到。

代码:

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int MAXN = 1e5+55;
ll n,c;
ll arr[MAXN];
bool check(int mid)   //贪心判断mid是否满足要求
{
    int num = 1;
    int x = arr[1];  
    for(int i=2; i<=n&&num<c; ++i)
    {
        if(arr[i]-x>=mid)
        {
            num++;
            x = arr[i];
        }
    }
    return num >= c? true : false;
}
int main()
{
    while(cin>>n>>c)
    {
        for(int i=1; i<=n; ++i)
           scanf("%lld",&arr[i]);
        sort(arr+1,arr+n+1);
        int l = 0;
        int r = (int)1e9+99;
        int ans = 0;
        while(l<=r)
        {
            int mid = (l+r)>>1;
            if(check(mid))
            {
                ans = mid;
                l = mid+1;
            }
            else r = mid-1;
        }
        cout<<ans<<endl;
    }
    return 0;
}


(2)求最小的最大值

题目:把B个投票箱分配到n个城市,使得B个投票箱中的最大票数最小

分析:每一个城市的人均匀的投到每个投票箱,才会使得这个城市的最大票数最小,此题的答案是票数,条件是每个城市至少分配一个投票箱,如果最大票数为mid 满足条件,要使最大票数最小,那么肯定在小于mid的区间继续查找答案

代码:

#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <iostream>
using namespace std;
const int MAXN = 2e6+66;
int a[MAXN];
int n,b;
bool check(int mid)  
{
    int m = b;
    for(int i=1;i<=n;++i)
    {
        int tep = (int)ceil(a[i]*1.0/mid);//第i个城市最少需要tep个投票箱
        if(m<tep)      
            return false;
        else m -= tep;
    }
    return true;
}
int main()
{
   while(cin>>n>>b)
   {
       if(n==-1&&b==-1) break;
       for(int i=1;i<=n;++i)
       {
           scanf("%d",&a[i]);
       }
       int l = 1;
       int r = (int)5e6+6;
       int ans = 0;
       while(l<=r)
       {
           int mid = (l+r)>>1;
           if(check(mid))
           {
               r=mid-1;
               ans = mid;
           }
           else l = mid+1;
       }
       cout<<ans<<endl;
   }
   return 0;
}


(3)求满足条件的最大(小)值

题目:将n个馅饼分给f个朋友,使得每人拿到的一样大,且每个人只能拿一整块,求每个人能拿到的最大值

答案:每个人拿到的馅饼的最大值,条件:每人拿到的一样大,且每个人只能拿一整块;可以选择二分半径的区间,通过半径计算答案,根据条件每人只能拿一整块,那么每块馅饼最多能分成(Vi/mid)个,再来判断能否分成 f+1个(自己也要吃一个)

代码:

#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <iostream>
using namespace std;
const double eps = 1e-10;
const double pi = 4*atan(1.0);
int n,f,arr[10100];
bool check(double r)
{
    double s = r*r;
    int num = 0;
    for(int i=1; i<=n; ++i)
    {
        double tep = arr[i]*arr[i];
        num += (int)(tep/s);
    }
    return num >= f+1? true : false;
}
int main()
{
    int t;
    cin>>t;
    while(t--)
    {
        cin>>n>>f;
        for(int i=1; i<=n; ++i)
            cin>>arr[i];
        double l = 0.0;
        double r = 10100.0;
        while(fabs(r-l)>eps)  //注意精度
        {
            double mid = (l+r)/2.0;
            if(check(mid))
                 l = mid; 
            else r = mid;
        }
        printf("%.4f\n",r*r*pi);
    }
    return 0;
}


三、总结

(1)判断答案是否单调

(2)确定二分区间,找准条件

(3)判断mid是否满足条件

(4)更新答案区间

(5)边界为浮点时,循环条件要控制精度,更新区间不能+1

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