#L2535. 「CQOI2018」九连环

「CQOI2018」九连环

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

圆环的装卸需要遵守两个规则:

  1. 第一个(最右边)环任何时候都可以装上或卸下。
  2. 如果第 (k) 个环没有被卸下,且第 (k) 个环右边的所有环都被卸下,则第 (k+1) 个环(第 (k) 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:

1111
1101 (根据规则 2,卸下第 2 个环)
1100 (根据规则 1,卸下第 1 个环)
0100 (根据规则 2,卸下第 4 个环)
0101 (根据规则 1,装上第 1 个环)
0111 (根据规则 2,装上第 2 个环)
0110 (根据规则 1,卸下第 1 个环)
0010 (根据规则 2,卸下第 3 个环)
0011 (根据规则 1,装上第 1 个环)
0001 (根据规则 2,卸下第 2 个环)
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 10 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 341 步。

请你计算,有 (n) 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
输入第一行为一个整数 (m),表示测试点数目。
接下来 (m) 行,每行一个整数 (n)。


输出格式
输出共 (m) 行,对应每个测试点的计算结果。


样例
输入:

3
3
5
9

输出:

5
21
341

数据范围与提示
对于 (10%) 的数据,(1 \le n \le 10)。
对于 (30%) 的数据,(1 \le n \le 30)。
对于 (100%) 的数据,(1 \le n \le 10^5),(1 \le m \le 10)。