【CCF-CSP】 202309-3 梯度求解

news2024/7/6 19:00:13

思路:

将表达式整理成只有目标求导变量的无括号加法表达式,其他变量均代入其值,然后利用最简单的求导公式,求出最终值。

样例1
x1 x1 x1 * x2 + *

转换成 x1*x1*x1+x1*x2
若求导x1,则只留下x1,变为 x1*x1*x1+x1*3
求导完就是 3*x1*x1+3

更一般的,我们可以只记录表达式的系数和指数,那么我们要将每个运算数转换为一元表达式

x1*x1*x1+x1*3转换为
指数1 系数3
指数3 系数1

求导之后为
指数0 系数3*1
指数2 系数1*3

对于+运算和-运算,对最终表达式就是直接相加和相减就好了,对*运算,我们要将两个表达式进行乘法运算,指数相加,系数相乘

样例1

x1*x1
转换为(指数1 系数1)*(指数1 系数1)=(指数2 系数1)
x1*x1+x2
转换为(指数2 系数1)+(指数0 系数x2)=(指数0 系数x2 指数2 系数1)

代码:

#include <bits/stdc++.h>
#define N 105
using namespace std;
typedef long long ll;
const int mod=1e9+7;

int n,m;
ll a[N],k;
string str,s;
vector<string> ve;
stack<map<ll,ll> > st;//记录运算数的一元表达式的系数和指数

int main(){
	cin>>n>>m;
	getchar();
	getline(cin,str);
	stringstream ss(str);
	while(ss>>s){//所有的运算符和运算数
		ve.push_back(s);
	}
	for(int t=0;t<m;t++){
		cin>>k;
		str="x"+to_string(k);//求导变量
		for(int i=1;i<=n;i++) cin>>a[i];
		for(int i=0;i<ve.size();i++){
			s=ve[i];
			if(s=="+"||s=="-"||s=="*"){//运算符
				map<ll,ll> mp2=st.top(); st.pop();
				map<ll,ll> mp1=st.top(); st.pop();
				map<ll,ll> mp;
				if(s=="+"){//加法
					mp=mp1;
					for(map<ll,ll>::iterator it=mp2.begin();it!=mp2.end();it++){
						mp[it->first]+=it->second;
						mp[it->first]%=mod;
					}
				}
				else if(s=="-"){//减法
					mp=mp1;
					for(map<ll,ll>::iterator it=mp2.begin();it!=mp2.end();it++){
						mp[it->first]-=it->second;
						mp[it->first]%=mod;
					}
				}
				else{//乘法
					for(map<ll,ll>::iterator it1=mp1.begin();it1!=mp1.end();it1++){
						for(map<ll,ll>::iterator it2=mp2.begin();it2!=mp2.end();it2++){
							mp[it1->first+it2->first]+=it1->second*it2->second;
							mp[it1->first+it2->first]%=mod;
						}
					}
				}
				mp1.clear(); mp2.clear();
				st.push(mp);
			}
			else if(s==str){//是求导变量,保留
				map<ll,ll> mp;
				mp[1]=1;
				st.push(mp);
			}
			else if(s[0]=='x'){//是其他变量,则代入其值
				int d=stod(s.substr(1));
				map<ll,ll> mp;
				mp[0]=a[d]%mod;
				st.push(mp);
			}
			else{//是数字
				ll d=stol(s);
				map<ll,ll> mp;
				mp[0]=d%mod;
				st.push(mp);
			}
		}
		map<ll,ll> mp=st.top(); st.pop();//获得结果的一元表达式
		ll ans=0,fac=1,pree=0;
		for(map<ll,ll>::iterator it=mp.begin();it!=mp.end();it++){
			ll e=it->first,c=it->second;
			for(int i=pree+1;i<e;i++) fac=fac*a[k]%mod; 
			pree=e==0?0:e-1;
			ans=(ans+c*e*fac)%mod;//简单求导公式
		}
		cout<<(ans+mod)%mod<<endl;
		mp.clear();
	}
	return 0;
}

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