卡牌翻面求和问题

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问题描述

小M有 𝑛n 张卡牌,每张卡牌的正反面分别写着不同的数字,正面是 𝑎𝑖ai​,背面是 𝑏𝑖bi​。小M希望通过选择每张卡牌的一面,使得所有向上的数字之和可以被3整除。你需要告诉小M,一共有多少种不同的方案可以满足这个条件。由于可能的方案数量过大,结果需要对 109+7109+7 取模。

例如:如果有3张卡牌,正反面数字分别为 (1,2)(2,3) 和 (3,2),你需要找到所有满足这3张卡牌正面或背面朝上的数字之和可以被3整除的组合数。


测试样例

样例1:

输入:n = 3 ,a = [1, 2, 3] ,b = [2, 3, 2]
输出:3

样例2:

输入:n = 4 ,a = [3, 1, 2, 4] ,b = [1, 2, 3, 1]
输出:6

样例3:

输入:n = 5 ,a = [1, 2, 3, 4, 5] ,b = [1, 2, 3, 4, 5]
输出:32

解题思路

  1. 理解问题

    • 每张卡牌有两个面,分别有不同的数字。
    • 我们需要选择每张卡牌的一面,使得所有选择的数字之和可以被3整除。
  2. 数据结构选择

    • 使用动态规划数组 dp[i][j],其中 i 表示前 i 张卡牌,j 表示当前选择的数字之和对3取模的结果(即 j 可以是0, 1, 2)。
  3. 算法步骤

-   初始化 `dp[0][0] = 1`,表示前0张卡牌时,和为0的情况有1种。
-   遍历每张卡牌,更新 `dp` 数组。
-   对于每张卡牌,可以选择正面或背面,更新 `dp` 数组时,考虑当前卡牌的正面和背面的数字对3取模的结果。
-   最终结果是 `dp[n][0]`,表示前 `n` 张卡牌,和为0的情况数。

代码

public class Main { public static int solution(int n, int[] a, int[] b) { final int MOD = 1000000007; // 初始化dp数组,dp[i][j]表示前i张卡牌,和为j的情况数 int[][] dp = new int[n + 1][3]; dp[0][0] = 1; // 前0张卡牌,和为0的情况有1种

    // 遍历每张卡牌
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        // 当前卡牌的正面和背面的数字对3取模的结果
        int aMod = a[i - 1] % 3;
        int bMod = b[i - 1] % 3;

        // 更新dp数组
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            // 选择正面的情况
            dp[i][(j + aMod) % 3] = (dp[i][(j + aMod) % 3] + dp[i - 1][j]) % MOD;
            // 选择背面的情况
            dp[i][(j + bMod) % 3] = (dp[i][(j + bMod) % 3] + dp[i - 1][j]) % MOD;
        }
    }

    // 返回前n张卡牌,和为0的情况数
    return dp[n][0];
}

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(solution(3, new int[]{1, 2, 3}, new int[]{2, 3, 2}) == 3);
    System.out.println(solution(4, new int[]{3, 1, 2, 4}, new int[]{1, 2, 3, 1}) == 6);
    System.out.println(solution(5, new int[]{1, 2, 3, 4, 5}, new int[]{1, 2, 3, 4, 5}) == 32);
}

}