https://vjudge.net/problem/UVA-10791/origin
以上为题目来源Google翻译得到的题意:
一组整数的LCM(最小公倍数)定义为最小数,即
该集合的所有整数的倍数。有趣的是,可以表示任何正整数
作为一组正整数的LCM。例如12可以表示为1、12或
12、12或3、4或4、6或1、2、3、4等
在此问题中,您将得到一个正整数
N.您必须找出一组至少两个正整数,其LCM为N。
如果可能,您必须选择元素总和最小的序列。我们会很高兴
如果您仅打印此元素的总和
组。因此,对于N = 12,您应该将4 + 3 = 7打印为
4和3的LCM为12,而7则为最小值
总结。
输入值
输入文件最多包含100个测试用例。每个测试用例都由一个正整数N(1≤N≤2^ 31 − 1)组成。
输入在N = 0的情况下终止。
案件不予处理。最多可以有
100个测试用例。
输出量
每个测试用例的输出应由以“ Case#:”开头的一行组成,其中#是测试用例编号。它后面应该是问题陈述中指定的总和。看着那(这
输出为样本输入以获取详细信息。
翻译有一点语法问题,但是还是很好理解的。总结一下题目意思,就是给你一个N,你找到一组an使得n大于等于2. 且N 为an的最小公倍数,令an求和最小。
思路:
这道题最先要解决的就是,令求和最小这个要求,其实是什么?
再进一步解释就是,N可以拆解成多个因数连乘,那么到底是因数越多,越小越好,还是因数越少,越大越好?
很容易发现,如果是大的因数设为x,假设分解不彻底,那必有更小的bn使得bn之积等于x。
考虑到直接思考多个情况显然比较麻烦,以及刚刚说的x的事情,我们发现,多个因数组合成大因数会先从C(2,n)开始,那么不妨就先讨论,如果由一项变成拆成两项会怎么样?
即若令x=c*d,c+d大还是x大,即讨论 a+b与a*b大小的条件,
先给出一般应试办法,如果用数去试,试多几次,你会发现除了质数和1以外,a+b永远小于a*b,
那真的要计算证明有什么办法呢?以下是一些可能的思路(我自己没试过)和本人的办法(不一定很严谨)。
- 函数思路,令F(a,b)=a*b-(a+b),讨论二元函数F的零点,或令F(a,b)=(a+b)/ab -1,一样是讨论零点,
- 利用整数约束,解方程思路,令a+b=a*b,解该不定方程的正整数解,显然发现这是一个类似于,已知ax+by=c,“求逆元”的问题,即扩展欧几里得
- 利用不等式,求a+b与a*b大小关系
- 我的办法,虽然已经拆成了a,b两个,但是两个都还是动的,还是很麻烦呢 那就干脆就再人为约束一下,令a不动b动,就有y1(b)=a*b,y2(b)=a+b,(a视为常数,大于等于1),比较俩函数在yOb图,交点出现的条件
- 动手画图,解交点,很快发现,b=a/(a-1)为解。
- 当a大于等于1,这个解显然小于等于2,且从这个解之后,有y1图像恒在y2上方
- 得证,a+b小于等于a*b,若ab都不为1,取等条件是a=b且a=b=2
- 什么时候会是1,当且仅当质数、
好了,解完一个条件。但是完了吗?我一开始也以为完了,然后把N分解到能分解的极限,结果老WA,怎么回事?
看题才发现还没完,又有另一个问题,它要求这一组数的最小公倍数是N,那显然,N不能被分解到极限,那分解的极限在哪里呢?
我们要求分解的越多越好,N=Π(cn)^pn;(这里没有考虑分解项数一样的时候)
试一试,发现an都为某一质数的次方时似乎可以达到,个数最多,且刚好因为 ai^pi,aj ^pj 互相只有唯一且各不相同质因子,任意两两互质,所以N必为最大公约数
怎么证明?
如果只有两个数,a,b,此时LCM(a,b)=a*b/gcd(a,b),那么如果有n个数,LCM(an)=Πan/gcd(an),又,N=Πan;
(当且仅当,gcd(an)=1,即任意an都没有相同质因数的时候,才行,此时,当且仅当任意an都只有唯一质因子--即an为唯一质数的次方数的时候才满足,)(WA)
然后。。。在大佬的指正下,这个证明办法是有问题的。an是唯一质因数并不是唯一满足gcd(an)= 1 的条件,如果an取出的abcd令任意gcd(a,b)!=gcd(b,c),也可以
主要是这两种情况该怎么考虑, 即怎么理解分解程度--a+b小于a*b怎么往上推
- (a*1, b^2, c*1 ) (a*b,b*c,1*1)——(a*b,b*c),(a*c,b^2,1*1)——(a*c,b^2)
- (a^2,b^2,c^2), (a*c^2 , b^2 , a )和 ( a*c, b, a*b) , 分解的项数一样,
彻底分解肯定得到的是质数,那,质数,有约束N大小,那显然可以先打表,再试除
只是又有一个前提,质数表打到N开根+1(2^16就可--65536)就行了,因为如果这些都搞不定N,那N一定筛不掉。
不过,必须注意这个办法筛出的素数并不能覆盖所有的输入值N,素数表是不完全的,
因此
- 要把没有被筛到的新素数另外检查,
- 或者筛到后面只剩下一个大于一但是又不在质数表的数加回去
而且小心N的输出值 可能会是 long long
另外要注意输入1时的条件,
还有之前an本身就是,唯一质因数次方的时候,这里又WA了好多次orz我真是太菜了
不含筛数:
1 #include <iostream> 2 #include <cstdio> 3 #include <algorithm> 4 #include <cmath> 5 #include <cstring> 6 #include <string> 7 #include <limits.h> 8 using namespace std; 9 typedef long long ll; 10 const int N=65536; 11 const int M=1e5; 12 bool x[M];// 13 int p[M]; 14 int g=0; //记录素数值 15 /* 16 void getprime1(int n) {//埃式筛法 17 memset(x,0,sizeof(x)); 18 memset(p,0,sizeof(p)); 19 g=0;//记录第几个素数--总数 20 //x[2]=0; 21 for(int i=2; i<=n; i++) { 22 if(x[i]==0) { 23 p[++g]=i; 24 //printf("%5d ",i); 25 for(int j=2; j*i<=n; j++) { 26 x[i*j]=1; 27 } 28 } 29 } 30 } 31 void getprime2(int n) {//Ola 32 memset(x,0,sizeof(x)); 33 memset(p,0,sizeof(p)); 34 g=0;//记录第几个素数--总数 35 //x[2]=0; 36 x[1]=0;//这题补一个要求 37 for(int i=2; i<=n; i++) { 38 if(x[i]==0) { 39 g++; 40 p[g]=i; 41 } 42 int t; 43 for(int j=1; j<=g&&(t=i*p[j])<=n; j++) { 44 x[t]=1; 45 } 46 } 47 } 48 */ 49 50 ll m=0; 51 int main () { 52 53 //getprime2(N); 54 int l=0; 55 while(~scanf("%lld",&m)&&m) { 56 l++; 57 58 //x[m]是不能直接用的,这点非常重要!!!!! 59 if(m==1) {//否则会RE 60 printf("Case %d: 2 ",l); 61 } else { 62 //检查是不是没被覆盖的质数 63 //或者恰好是唯一质因数的次方数 64 int f=0; 65 ll m1=m; 66 ll t=0; 67 for(ll i=2; i*i<=m1; i++) {//从2开始不然会一直m%1==0 68 ll q=1; 69 while(m%i==0) { 70 m/=i; 71 q*=i; 72 } 73 if(q>1) { 74 //printf("%d: %lld ",i,q); 75 t+=q; 76 f++; 77 //printf("%d ",q); 78 } 79 80 } 81 if(m!=1) { 82 t+=m,f++; 83 } 84 if(f==1)t++; 85 printf("Case %d: %lld ",l,t); 86 } 87 } 88 //printf(" %d ",g); 89 90 return 0; 91 }
含筛数
1 #include <iostream> 2 #include <cstdio> 3 #include <algorithm> 4 #include <cmath> 5 #include <cstring> 6 #include <string> 7 #include <limits.h> 8 using namespace std; 9 typedef long long ll; 10 const int N=100000; 11 const int M=1e5; 12 bool x[M];// 13 int p[M]; 14 int g=0; //记录素数值 15 /* 16 void getprime1(int n) {//埃式筛法 17 memset(x,0,sizeof(x)); 18 memset(p,0,sizeof(p)); 19 g=0;//记录第几个素数--总数 20 //x[2]=0; 21 for(int i=2; i<=n; i++) { 22 if(x[i]==0) { 23 p[++g]=i; 24 //printf("%5d ",i); 25 for(int j=2; j*i<=n; j++) { 26 x[i*j]=1; 27 } 28 } 29 } 30 }*/ 31 void getprime2(int n) {//Ola 32 memset(x,0,sizeof(x)); 33 memset(p,0,sizeof(p)); 34 g=0;//记录第几个素数--总数 35 //x[2]=0; 36 x[1]=0;//这题补一个要求 37 for(int i=2; i<=n; i++) { 38 if(x[i]==0) { 39 g++; 40 p[g]=i; 41 } 42 int t; 43 for(int j=1; j<=g&&(t=i*p[j])<=n; j++) { 44 x[t]=1; 45 } 46 } 47 } 48 49 50 ll m=0; 51 int main () { 52 53 getprime2(N); 54 int l=0; 55 while(~scanf("%lld",&m)&&m) { 56 l++; 57 ll t=0; 58 //x[m]是不能直接用的,这点非常重要!!!!! 59 if(m==1||(m<N&&x[m]==0)) {//否则会RE 60 m++; 61 printf("Case %d: %lld ",l,m); 62 } else { 63 //检查是不是没被覆盖的质数 64 int f=0; 65 ll m1=m;//!!! 66 for(int i=1; i<=g; i++) { 67 ll q=1; 68 while(m%p[i]==0) { 69 m/=p[i]; 70 q*=p[i]; 71 } 72 if(q>1) { 73 t+=q; 74 f++; 75 // 76 //printf("%d: %lld ",p[i],q);一直WA是因为没有把除完的数加上, 77 //如果除到最后都还大于1,说明不能被素数表上的完全筛完, 78 //最后剩下的一定是没有被筛完的质数,要加回去 79 //printf("%d ",q); 80 } 81 } 82 //最后剩下的一定是没有被筛完的质数,要加回去 83 if(m!=1) { 84 t+=m; 85 } 86 if(f>1) {//不是质数 87 //printf("Case# %d: %lld ",l,t);WA半天发现没有# 88 printf("Case %d: %lld ",l,t); 89 } else {//是质数 90 t++; 91 printf("Case %d: %lld ",l,t); 92 } 93 94 } 95 } 96 //printf(" %d ",g); 97 98 return 0; 99 }
//结果发现不筛数更快2333
害!
(待续)