#P4461. [CQOI2018] 九连环

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[CQOI2018] 九连环

题目背景

九连环是一种源于中国的传统智力游戏。如图所示,九个的圆环套在一把“剑”上,并且互相牵连。游戏的目标是把九个圆环全部从“剑”上卸下。

题目描述

圆环的装卸需要遵守两个规则:

  1. 第一个(最右边) 环任何时候都可以任意装上或卸下。

  2. 如果第 kk 个环没有被卸下,且第 kk 个环右边的所有环都被卸下,则第 k+1k+1 个环(第 kk 个环左边相邻的环) 可以任意装上或卸下。

与魔方的千变万化不同,解九连环的最优策略是唯一的。为简单起见,我们以“四连环”为例,演示这一过程。这里用 1 表示环在“剑”上,0 表示环已经卸下。

初始状态为 1111,每步的操作如下:

  1. 1101 (根据规则 2,卸下第 2 个环)

  2. 1100 (根据规则 1,卸下第 1 个环)

  3. 0100 (根据规则 2,卸下第 4 个环)

  4. 0101 (根据规则 1,装上第 1 个环)

  5. 0111 (根据规则 2,装上第 2 个环)

  6. 0110 (根据规则 1,卸下第 1 个环)

  7. 0010 (根据规则 2,卸下第 3 个环)

  8. 0011 (根据规则 1,装上第 1 个环)

  9. 0001 (根据规则 2,卸下第 2 个环)

  10. 0000 (根据规则 1,卸下第 1 个环)

由此可见,卸下“四连环”至少需要 1010 步。随着环数增加,需要的步数也会随之增多。例如卸下九连环,就至少需要 341341 步。

请你计算,有 nn 个环的情况下,按照规则,全部卸下至少需要多少步。

输入格式

输入文件第一行,为一个整数 mm,表示测试点数目。

接下来 mm 行,每行一个整数 nn

输出格式

输出文件共 mm 行,对应每个测试点的计算结果。

3
3
5
9
5
21
341

提示

对于 10%10\% 的数据,1n101≤n≤10

对于 30%30\% 的数据,1n301≤n≤30

对于 100%100\% 的数据,1n105,1m101≤n≤10^5,1≤m≤10