Дана последовательность N целых неповторяющихся положительных чисел. Рассматриваются все пары элементов последовательности, разность которых делится на m = 80. Среди всех таких пар нужно найти и вывести пару с максимальной разностью элементов. Если одинаковую максимальную разность имеют несколько пар, можно вывести любую из них. Если подходящих пар в последовательности нет, нужно вывести два нуля.
Описание входных и выходных данных.
В первой строке входных данных задаётся количество чисел N (2 ≤ N ≤ 10 000). В каждой из последующих N строк записано одно натуральное число, не превышающее 10 000. Гарантируется, что никакое число не встречается в последовательности более одного раза.
Пример входных данных:
8
95
163
5
40
15
3
85
80
Пример выходных данных для приведённого выше примера входных данных:
3 163
Пояснение. Из данных восьми чисел можно составить три пары, удовлетворяющие условию: (15, 95), (3, 163), (5, 85). Наибольшая разность получается в паре (3, 163).
Требуется написать эффективную по времени и по памяти программу для решения описанной задачи. Программа считается эффективной по времени, если при увеличении количества исходных чисел N в k раз время работы программы увеличивается не более чем в k раз. Программа считается эффективной по памяти, если память, необходимая для хранения всех переменных программы, не превышает 1 Кбайт и не увеличивается с ростом N.
Максимальная оценка за правильную (не содержащую синтаксических ошибок и дающую правильный ответ при любых допустимых входных данных) программу, эффективную по времени и по памяти, — 4 балла. Максимальная оценка за правильную программу, эффективную только по времени — 3 балла. Максимальная оценка за правильную программу, не удовлетворяющую требованиям эффективности, — 2 балла. Вы можете сдать одну программу или две программы решения задачи (например, одна из программ может быть менее эффективна). Если Вы сдадите две программы, то каждая из них будет оцениваться независимо от другой, итоговой станет бо́льшая из двух оценок.
Перед текстом программы обязательно кратко опишите алгоритм решения. Укажите используемый язык программирования и его версию.
Разность двух чисел кратна m, остатки от деления этих чисел на m равны. При этом для получения максимальной разности нужно, чтобы одно из чисел было как можно больше, а второе как можно меньше.
Будем хранить в одном массиве из m элементов максимальные числа, имеющие соответствующий остаток от деления на m, а в другом — минимальные, и из всех пар максимумов и минимумов выберем пару с наибольшей разностью.
При этом нужно убедиться, что это именно пара. Поскольку в условии гарантируется, что числа в последовательности не повторяются, если минимум оказался равен максимуму, значит, пары на самом деле нет.
Ниже приведена программа на алгоритмическом языке, реализующая этот алгоритм
Пример 1. Программа на языке Паскаль. Программа эффективна по времени и памяти.
const m = 80;
var
mn: array[0..m-1] of integer;
mx: array[0..m-1] of integer;
i, N: integer;
x: integer; | очередное число из последовательности
p: integer; | остаток
pm: integer; | остаток, дающий лучшую разность
begin
for i := 0 to m-1 do begin
mn[i] := 0;
mx[i] := 0;
end;
pm := 0;
readln(N);
for i := 0 to N-1 do begin
readln(x);
p:= x mod m;
if ((mn[p] = 0) or (x < mn[p])) then mn[p] := x;
if x > mx[p] then mx[p] := x;
if mx[p]-mn[p] > mx[pm]-mn[pm] then pm := p;
end;
if mx[pm] = mn[pm] then writeln('0 0')
else writeln(mn[pm], ' ', mx[pm]);
end.
В приведённом решении лучшая пара находится «на лету»: после обработки каждого числа из последовательности проверяется, не увеличилась ли возможная разность.
Эту проверку можно провести после завершения ввода, вычислив разности для всех остатков и сравнив их. Такая программа тоже эффективна по времени и по памяти, а при больших N она работает даже быстрее предыдущей, так как выполняет меньше вычислений и сравнений.
Ниже приведена реализующая этот алгоритм программа на языке Python
Пример 2. Правильная, но неэффективная программа на языке Python.
m = 80
mn = [0] * m
mx = [0] * m
N = int(input())
for i in range(N):
x = int(input())
p = x % m
if mn[p] == 0 or x < mn[p]:
mn[p] = x
if x > mx[p]:
mx[p] = x
p = 0
for i in range(m):
if mx[i]-mn[i] > mx[p]-mn[p]:
p = i
if mx[p] == mn[p]:
print(0,0)
else:
print(mn[p], mx[p])
Возможно также «лобовое» решение: запишем все исходные числа в массив, переберём все возможные пары и выберем подходящую. Такое решение не является эффективным ни по памяти (требуемая память зависит от размера исходных данных), ни по времени (количество возможных пар, а значит, количество действий и время счёта с ростом количества исходных элементов растёт квадратично). Подобная программа оценивается не выше 2 баллов.
Ниже приведена реализующая описанный выше алгоритм программа на языке Паскаль (использована версия PascalABC)
Пример 3. Правильная, но неэффективная программа на языке Паскаль.
const m=80;
var
N: integer; {количество чисел}
a: array [1..10000] of integer; {исходные данные}
x1, x2: integer; {ответ – пара чисел}
i, j: integer;
begin
readln(N);
for i:=1 to N do readln(a[i]);
x1 := 0; x2 := 0;
for i := 1 to N do begin
for j := i+1 to N do begin
if ((a[i] - a[j]) mod m = 0) and (abs(a[i]-a[j]) > abs(x1-x2)) then begin
x1 := a[i]; x2 := a[j]
end
end
end;
writeln(x1, ' ', x2)
end.

