洛谷2320 鬼谷子的钱袋 形式化证明

题目

描述

鬼谷子非常聪明,正因为这样,他非常繁忙,经常有各诸侯车的特派员前来向他咨询时政。

有一天,他在咸阳游历的时候,朋友告诉他在咸阳最大的拍卖行(聚宝商行)将要举行一场拍卖会,其中有一件宝物引起了他极大的兴趣,那就是无字天书。

但是,他的行程安排得很满,他已经买好了去邯郸的长途马车票,不巧的是出发时间是在拍卖会快要结束的时候。于是,他决定事先做好准备,将自己的金币数好并用一个个的小钱袋装好,以便在他现有金币的支付能力下,任何数目的金币他都能用这些封闭好的小钱的组合来付账。

鬼谷子也是一个非常节俭的人,他想方设法使自己在满足上述要求的前提下,所用的钱袋数最少,并且不有两个钱袋装有相同的大于1的金币数。假设他有m个金币,你能猜到他会用多少个钱袋,并且每个钱袋装多少个金币吗?

输入输出格式

  • 输入格式:包含一个整数,表示鬼谷子现有的总的金币数目m。其中,1≤m ≤1000000000。

  • 输出格式:两行,第一行一个整数h,表示所用钱袋个数。第二行表示每个钱袋所装的金币个数,由小到大输出,空格隔开

输入输出示例

1
2
3
4
5
输入
3
输出
2
1 2

解法

  • 对于m个待装袋的金币,取$\lceil m/2\rceil$ 个金币装入第一个袋子,然后递归求解

证明

  • 对于一个数m,采用每次分割一半的方法,共分割出$\lfloor lg_2m\rfloor+1$ 个袋子
  • 按照题意,我们需要给出一个k个元素的序列,这个序列有$2^k$ 种选择元素的方法。每种选择法得出一个值。而因为需要能构造出所有可能的值,也就是要构造出$[0,m]$ 内的所有值,共m+1个值,所以$k\geq \lceil lg_2(m+1)\rceil$
  • 对于$m\geq1$,$\lceil lg_2(m+1)\rceil= \lfloor lg_2m\rfloor+1$
  • 所以我们的解法已经达到了最优