Codeforces Global Round 9 D. Replace by MEX

题目

http://codeforces.com/contest/1375/problem/D

有一个长度为n的数组a,其中a[i]$\in$[0, n]。你可以进行一种操作:将某个位置的数字替换为整个数组的MEX。

MEX定义为:The MEX (minimum excluded) of an array is the smallest non-negative integer that does not belong to the array.

因此,n个0到n之间的数,其MEX也一定在0到n之间。

需要找到一个长度不超过2n的操作序列,使数组变成非降的。

做法

我们的目标就是让数组变为0, 1, 2… n-1。显然,我们可以求MEX,然后如果MEX在[0, n-1]之间,那么直接将对应位置的数替换,这样就多了一个位置的数字是正确的。如果MEX是n怎么办呢?由于要求的是长度不超过2n,所以可以加一次操作,将任意一个不正确的位置替换为n,然后再重复上面的流程。

如果MEX是x,位置x一定是不正确的吗?是的,因为x一定不再当前数组里。

如果每次暴力求MEX,那么时间复杂度是O(n^2)。

其实,如果MEX是n的话,那么此时数组是一个0到n-1的排列。于是,我们可以找到其中所有的置换圈。对于每一个圈,设大小为s,那么我们只需用n进去换一遍,就能得到正确的位置,所需次数为s+1。这样最坏只需1.5n次即可(即所有的圈大小为2)。

代码

http://codeforces.com/contest/1375/submission/86274403