Podsekwencja to dowolna sekwencja, którą można uzyskać z innej, usuwając dowolną liczbę znaków. Wyraźne niepustymi subsekwencje 100są 0, 1, 00, 10, 100. Wyraźne niepustymi subsekwencje 1010są 0, 1, 00, 01, 10, 11, 010, 100, 101, 110, 1010.

Napisz program lub funkcję, która podając dodatnią liczbę całkowitą n zwraca liczbę różnych niepustych podciągów binarnego rozszerzenia n .

Przykład: ponieważ 4jest 100binarny i widzieliśmy, że ma pięć różnych niepustych podsekwencji powyżej, więc f(4) = 5. Począwszy od n = 1 , sekwencja zaczyna się:

1, 3, 2, 5, 6, 5, 3, 7, 10, 11, 9, 8, 9, 7, 4, 9, 14, 17, 15, 16, 19, 17, 12

Jednak Twój program musi działać dla dowolnego n <2 ⁵⁰ w ciągu sekundy na dowolnej nowoczesnej maszynie. Kilka dużych przykładów:

f(1099511627775) = 40
f(1099511627776) = 81
f(911188917558917) = 728765543
f(109260951837875) = 447464738
f(43765644099) = 5941674

Python 3 , 95 bajtów 83 bajty

[-12 bajtów dzięki Mr.XCoder :)]

def f(x):
 v=[2,1];c=1
 for i in bin(x)[3:]:k=int(i);c+=v[k];v[1-k]+=v[k]
 return c

Wypróbuj online!

Uwaga na temat algorytmu. Algorytm oblicza przyrost w unikalnych podsekwencjach podanych przez bit w danej pozycji t. Przyrost dla pierwszego bitu wynosi zawsze 1. Algorytm przebiega następnie przez sekwencję bitów s (t) i dodaje przyrost v [s (t)]. Na każdym kroku przyrost dla uzupełnienia s (t), v [1 - s (t)] jest aktualizowany do v [1] + v [0]. Ostateczna liczba jest sumą wszystkich przyrostów.

Powinien działać w O (log2 (n)), gdzie n jest liczbą wejściową.

JavaScript (ES6), 53 51 bajtów

f=(n,r=~(a=[]))=>n<1?~r:f(n/2,r*2-~~a[n&=1],a[n]=r)

Przypadki testowe

f=(n,r=~(a=[]))=>n<1?~r:f(n/2,r*2-~~a[n&=1],a[n]=r)

console.log(f(1099511627775))   // 40
console.log(f(1099511627776))   // 81
console.log(f(911188917558917)) // 728765543
console.log(f(109260951837875)) // 447464738
console.log(f(43765644099))     // 5941674

Sformatowane i skomentowane

f = (                      // f is a recursive function taking:
  n,                       //   n = integer
  r = ~(                   //   r = last result, initially set to -1
    a = []                 //   and using a[] = last results for 0 and 1,
  )                        //   implicitly initialized to [0, 0]
) =>                       //
  n < 1 ?                  // if n is less than 1:
    ~r                     //   we're done: return -(r + 1)
  :                        // else:
    f(                     //   do a recursive call with:
      n / 2,               //     n / 2
      r * 2 - ~~a[n &= 1], //     updated result = r * 2 - last result for this binary digit
      a[n] = r             //     update last result for this binary digit
    )                      //   end of recursive call

Wersja nierekurencyjna, 63 bajty

Zaoszczędź 3 bajty dzięki @ThePirateBay

s=>[...s.toString(2)].map(l=c=>l[p=r,r=r*2-~~l[c],c]=p,r=1)|r-1

Przypadki testowe

let f =

s=>[...s.toString(2)].map(l=c=>l[p=r,r=r*2-~~l[c],c]=p,r=1)|r-1

console.log(f(1099511627775))   // 40
console.log(f(1099511627776))   // 81
console.log(f(911188917558917)) // 728765543
console.log(f(109260951837875)) // 447464738
console.log(f(43765644099))     // 5941674

Python 2 , 56 bajtów

f=lambda x,a=1,b=1:x and f(x/2,a+~x%2*b,x%2*a+b)or a+b-2

Wypróbuj online!

Biorąc metodę z NofP .

59 bajtów iteracyjnie:

x=input()
v=[1,1]
while x:v[x%2]=sum(v);x/=2
print sum(v)-2

Wypróbuj online!

Galaretka , 10 bajtów

B3;BSṛ¦/’S

Wykorzystuje poprawa @ XNOR jest na @ algorytmu NofP użytkownika .

Wypróbuj online!

tło

Niech (a ₁ , ..., a _n ) będzie skończoną sekwencją binarną. Dla każdej nieujemnej liczby całkowitej k ≤ n zdefiniuj o _k jako liczbę unikalnych podsekwencji (a ₁ , ..., _k ), które są albo puste, albo kończą się na 1 , z _k jako liczba niepowtarzalnych podsekwencji, które są albo pusty, albo kończy się na 0 .

Oczywiście o ₀ = z ₀ = 1 , ponieważ jedynym podsekwencją pustej sekwencji jest pusta sekwencja.

Dla każdego indeksu k , całkowita liczba podciągów (a ₁ , ..., a _k ) jest o _k + Z _k - 1 (odejmowanie 1 rachunki za fakt, że zarówno o _k a z _k policzyć pusty sekwencja). Całkowita liczba niepustych podsekwencji wynosi zatem o _k + z _k - 2 . Wyzwanie polega na obliczeniu o _n + z _n - 2 .

Ilekroć k> 0 , możemy obliczyć o _k a z _k rekurencyjnie. Istnieją dwa przypadki:

• a _k = 1

  z _k = z _k-1 , ponieważ (a ₁ , ..., _k-1 ) i (a ₁ , ..., _k-1 , 1) mają te same podsekwencje, które kończą się na 0 .

  Dla każdego z niepustych podsekwencji o _k - 1 (a ₁ , ..., a _k ), które kończą się na 1 , możemy usunąć końcowy 1, aby uzyskać jeden z o _k-1 + z _k-1 - 1 podsekwencje (a ₁ , ..., _k-1 ) . I odwrotnie, dodanie 1 do każdej z ostatnich sekwencji o _k-1 + z _k-1 - 1 daje jedną z poprzednich sekwencji o _k - 1 . Zatem o _k - 1 = o_k-1 + z_k-1 - 1 oraz o _k = o _k-1 + z _k-1 .

• _k = 0

  Podobnie jak w poprzednim przypadku, otrzymujemy wzory rekurencyjne o _k = o _k-1 i z _k = z _k-1 + o _k-1 .

Jak to działa

B3;BSṛ¦/’S  Main link. Argument: n (positive integer)

B           Binary; convert n to base 2.
 3;         Prepend a 3.
   B        Binary; convert all integers in the resulting array to base 2, mapping
            0 to [0], 1 to [1], and the prepended 3 to [1, 1].
       /    Reduce the resulting array by the quicklink to the left, which will be 
            called with left argument [x, y] (integer pair) and right argument [j] 
            (either [0] or [1]).
      ¦     Sparse application.
    S           Compute the sum (x + y) and...
     ṛ          for each index in the right argument (i.e., for j)...
            replace the element of [x, y] at that index with (x + y).
       ’    Decrement both integers in the resulting pair.
        S   Take the sum.

05AB1E , 12 bajtów

0¸sbvDO>yǝ}O

Wypróbuj online! Objaśnienie: Jak wskazano w innych odpowiedziach, liczba podsekwencji dla ciągu binarnego a..y0kończących się na 1 jest taka sama jak liczba dla ciągu binarnego a..y, podczas gdy liczba kończąca się na 0jest całkowitą liczbą podsekwencji dla binarnego string a..y(z których każdy zyskuje 0przyrostek) plus jeden dla 0siebie. W przeciwieństwie do innych odpowiedzi nie dołączam pustego podsekwencji, ponieważ oszczędza to bajt konstruujący stan początkowy.

0¸s             Push [0] under the input
   b            Convert the input to binary
    v     }     Loop over the digits
     D          Duplicate the array
      O         Take the sum
       >        Increment
        yǝ      Replace the index corresponding to the binary digit
           O    Take the sum of the final array

Java 8, 97 bajtów

n->f(n,1,1)long f(long n,long a,long b){return n>0?f(n/2,a+Math.floorMod(~n,2)*b,n%2*a+b):a+b-2;}

Port odpowiedzi @xnor na Python 2 , co z kolei jest ulepszeniem odpowiedzi @NofP na Python 3 .

Wypróbuj tutaj.

Może to dobrze, że znacznik czasu ograniczonego był obecny, ponieważ początkowo miałem następujące przypadki, aby brutalizować wszystkie podsekwencje:

import java.util.*;n->p(n.toString(n,2)).size()-1;Set p(String s){Set r=new HashSet();r.add("");if(s.isEmpty())return r;Set q=p(s.substring(1));r.addAll(q);for(Object o:q)r.add(""+s.charAt(0)+o);return r;}

Wypróbuj tutaj.

Co również działało, ale trwało zbyt długo w przypadku ostatnich trzech przypadków testowych. Nie wspominając już, że jest znacznie dłuższy ( 208 204 bajtów ).

Kod maszynowy 6502 (C64), 321 bajtów

00 C0 20 FD AE A2 00 9D 4F C1 E8 20 73 00 90 F7 9D 4F C1 A0 FF C8 B9 4F C1 D0
FA A2 15 CA 88 30 0A B9 4F C1 29 0F 9D 4F C1 10 F2 A9 00 9D 4F C1 CA 10 F8 A9
00 A0 07 99 64 C1 88 10 FA A0 40 A2 6C 18 BD E4 C0 90 02 09 10 4A 9D E4 C0 E8
10 F2 A2 07 7E 64 C1 CA 10 FA 88 F0 13 A2 13 BD 50 C1 C9 08 30 05 E9 03 9D 50
C1 CA 10 F1 30 D1 A2 0F A9 00 9D 3F C1 CA D0 FA A9 01 8D 3F C1 8D 47 C1 A2 08
CA BD 64 C1 F0 FA A0 09 1E 64 C1 88 90 FA B0 0A CA 30 28 A0 08 1E 64 C1 90 04
A9 47 B0 02 A9 4F 8D AF C0 86 FE A2 F8 18 BD 47 C0 7D 4F C0 9D 47 C0 E8 D0 F4
A6 FE 88 D0 DC F0 D5 A2 F8 BD 47 C0 7D 4F C0 9D 6C C0 E8 D0 F4 AD 64 C1 E9 01
8D 64 C1 A2 F9 BD 6C C0 E9 00 9D 6C C0 E8 D0 F5 A0 15 A9 00 99 4E C1 88 D0 FA
A0 40 A2 13 BD 50 C1 C9 05 30 05 69 02 9D 50 C1 CA 10 F1 0E 64 C1 A2 F9 3E 6C
C0 E8 D0 FA A2 13 BD 50 C1 2A C9 10 29 0F 9D 50 C1 CA 10 F2 88 D0 D1 E0 14 F0
06 E8 BD 4F C1 F0 F6 09 30 99 4F C1 C8 E8 E0 15 F0 05 BD 4F C1 90 F0 A9 00 99
4F C1 A9 4F A0 C1 4C 1E AB

Demo online

Demo online ze sprawdzaniem błędów (346 bajtów)

Zastosowanie: sys49152,[n] npsys49152,911188917558917 .

Ograniczenie czasu i przypadki testowe wymagają rozwiązań do obliczania liczb 64-bitowych, więc czas na udowodnienie, że C64 kwalifikuje się jako „ nowoczesna maszyna ”;)

Oczywiście wymaga to sporo kodu, system operacyjny nie zapewnia niczego dla liczb całkowitych szerszych niż 16 bitów . Lame część tutaj: to kolejna implementacja (nieco zmodyfikowana) algorytmu NofP lub. ulepszony wariant xnora . Dzięki za pomysł;)

Wyjaśnienie

Oto skomentowana lista demontażu odpowiedniej części wykonującej algorytm:

.C:c06c  A2 0F       LDX #$0F           ; 15 bytes to clear
.C:c06e  A9 00       LDA #$00
.C:c070   .clearloop:
.C:c070  9D 3F C1    STA .num_a,X
.C:c073  CA          DEX
.C:c074  D0 FA       BNE .clearloop
.C:c076  A9 01       LDA #$01           ; initialize num_a and num_b
.C:c078  8D 3F C1    STA .num_a         ; to 1
.C:c07b  8D 47 C1    STA .num_b
.C:c07e  A2 08       LDX #$08           ; 8 bytes of input to check,
.C:c080   .findmsb:                     ; start at most significant
.C:c080  CA          DEX
.C:c081  BD 64 C1    LDA .nc_num,X
.C:c084  F0 FA       BEQ .findmsb       ; repeat until non-0 byte found
.C:c086  A0 09       LDY #$09           ; 8 bits to check (+1 for pre dec)
.C:c088   .findbit:
.C:c088  1E 64 C1    ASL .nc_num,X      ; shift left, highest bit to carry
.C:c08b  88          DEY
.C:c08c  90 FA       BCC .findbit       ; bit was zero -> repeat
.C:c08e  B0 0A       BCS .loopentry     ; jump into calculation loop
.C:c090   .mainloop:
.C:c090  CA          DEX                ; next byte
.C:c091  30 28       BMI .done          ; index -1? -> done calculating
.C:c093  A0 08       LDY #$08           ; 8 bits to check
.C:c095   .bitloop:
.C:c095  1E 64 C1    ASL .nc_num,X      ; shift left, highest bit to carry
.C:c098  90 04       BCC .tgt_b         ; if 0, store addition result in num_b
.C:c09a   .loopentry:
.C:c09a  A9 47       LDA #$47
.C:c09c  B0 02       BCS .tgt_a         ; ... else store in num_a ...
.C:c09e   .tgt_b:
.C:c09e  A9 4F       LDA #$4F
.C:c0a0   .tgt_a:
.C:c0a0  8D AF C0    STA $C0AF          ; ... using self-modification.
.C:c0a3  86 FE       STX $FE            ; save byte index
.C:c0a5  A2 F8       LDX #$F8           ; index for adding
.C:c0a7  18          CLC
.C:c0a8   .addloop:
.C:c0a8  BD 47 C0    LDA $C047,X        ; load byte from num_a
.C:c0ab  7D 4F C0    ADC $C04F,X        ; add byte from num_b
.C:c0ae  9D 47 C0    STA $C047,X        ; store to num_a or num_b
.C:c0b1  E8          INX                ; next index
.C:c0b2  D0 F4       BNE .addloop       ; done if index overflown
.C:c0b4  A6 FE       LDX $FE            ; restore byte index
.C:c0b6  88          DEY                ; decrement bit index
.C:c0b7  D0 DC       BNE .bitloop       ; bits left in current byte -> repeat
.C:c0b9  F0 D5       BEQ .mainloop      ; else repeat main loop
.C:c0bb   .done:
.C:c0bb  A2 F8       LDX #$F8           ; index for adding
.C:c0bd   .addloop2:
.C:c0bd  BD 47 C0    LDA $C047,X        ; load byte from num_a
.C:c0c0  7D 4F C0    ADC $C04F,X        ; add byte from num_b
.C:c0c3  9D 6C C0    STA $C06C,X        ; store to nc_num (result)
.C:c0c6  E8          INX                ; next index
.C:c0c7  D0 F4       BNE .addloop2      ; done if index overflown
.C:c0c9  AD 64 C1    LDA .nc_num        ; load least significant result byte
.C:c0cc  E9 01       SBC #$01           ; subtract 2 (1 + negated carry)
.C:c0ce  8D 64 C1    STA .nc_num        ; store least significant result byte
.C:c0d1  A2 F9       LDX #$F9           ; index for subtract
.C:c0d3   .subloop:
.C:c0d3  BD 6C C0    LDA $C06C,X        ; subtract 0 from all other bytes
.C:c0d6  E9 00       SBC #$00           ; for handling carry if necessary
.C:c0d8  9D 6C C0    STA $C06C,X
.C:c0db  E8          INX
.C:c0dc  D0 F5       BNE .subloop       

Reszta to wejście / wyjście i konwersja między ciągiem a 64-bitową liczbą całkowitą bez znaku (little-endian) przy użyciu algorytmu podwójnego dabla. Jeśli jesteś zainteresowany, oto całe źródło zestawu dla wersji z kontrolą błędów - wersja „golfowa” znajduje się w gałęzi „golf”.