• 学弟学妹的数学测试


    抽了窝bin 的数论中 几道比较基础的数学题, 来给学弟学妹入门这方面知识。

    链接 密码 hutacm

    第一题: Light OJ 1336

      题意: F(n) 是 n 的约数的和。 题目求 1 - n 中有多少 F(n) 为偶数。

      思路: 题目给你了 相关知识, 一个数 n 可以表示成 n=∏pi^ei  而 F(n) = (p1^(e1+1)-1)/(p1-1))*(p2^(e2+1)-1)/(p2-1))....

          分析一下:  当 p 为 2 时, (p ^ (e + 1) - 1) / (p - 1) 总为奇数的

                当 p != 2 时, 需探求  (p ^ (e + 1) - 1) / (p - 1) 奇偶性,   

                公式: a^n-b^n (其中n为正整数) =(a-b)[a^(n-1) + a^(n-2) *b +... + a*b^(n-2)+b^(n-1)] 

                得知当 n-1 为偶数的时候, [a^(n-1) + a^(n-2) *b +... + a*b^(n-2)+b^(n-1)] 有奇数项, 

                则可知 当 e 为偶数的时候, (p ^ (e + 1) - 1) / (p - 1)为奇数。

                故此我们可以得出 对于 n=∏pi^ei , 当 (pi != 2  && ei % 2 == 0) ==> F(n) 是奇数的---> F(2n) 也是奇数。

                因为 ei 均为偶数 ( pi != 2 ),所以我们只要算出 1 - n 中有多少 平方数 和二倍平方数即可。 

      代码实现: 

          

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<map>
    #include<set>
    #include<vector>
    #include<queue>
    #include<cmath>
    #define lson l , m, rt << 1
    #define rson m+1, r, rt << 1|1
    #define INF 0x7fffffff
    typedef long long LL;
    typedef unsigned long long ULL;
    using namespace std;
    int main() {
        int t;
        cin >>t;
        for(int kase = 1; kase <= t; kase++)
        {
            ULL n;
            cin >>n;
            ULL ans = 0;
            for(ULL i = 1; i *i <= n; ++i)
            {
                ans ++;
                if(2*i*i<= n) ans ++;
            }
            cout <<"Case "<<kase <<": "<< n-ans <<endl;
        }
    	return 0;
    }
    

    第二题: LightOJ 1236 (其实这道题我抓错了, 哭瞎, 本来是 1245 的, 手贱, 不过也不是很难 )

      题意: 求有多少对数 ( i , j ) lcm (i , j ) == n && ( i <= n && j <= n)

      思路: 有了第一题做基础, 这题就不难了。

          首先介绍一下 lcm , gcd 吧

          N1 = p1 ^ e1 * p2 ^ e2 * p3 ^ e3 .......

          N2 = p1 ^ s1 * p2 ^ s2 * p3 ^ s3 .......

          gcd ( N1, N2 ) = p1 ^ min(e1, s1) * p2 ^ min(e2, s2) .....

          lcm ( N1, N2 ) = p1 ^ max(e1, s1) * p2 ^ max(e2, s2) ....

         如果 n % ( p ^ c ) == 0, 那么在 i, j中, 只有 : 

                            i % (p^c) == 0 && ( j % (p^0) == 0 || j % (p ^ 1) == 0 || .... || j % (p ^ c ) == 0 ), 共 c + 1 种

                            反之亦然, 故一个指数就可以产生 2 * c + 1 种

                            故 我们只需要分解给定的 N 就可以得出答案了。 (代码中 j >= i 的, 故 最后结果要 / 2)

         实现: 

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<map>
    #include<set>
    #include<vector>
    #include<queue>
    #include<cmath>
    #define lson l , m, rt << 1
    #define rson m+1, r, rt << 1|1
    #define INF 0x7fffffff
    const long long maxn = 1e7 + 131;
    const int MOD  = 10000007;
    typedef long long LL;
    typedef unsigned long long ULL;
    using namespace std;
    LL Primes[maxn / 10], Count;
    bool Jug[maxn];
    void INT() {
    	Count = 0;
    	memset(Jug,0,sizeof(Jug));
    	for(LL i = 2; i <= maxn; ++i)
    	{
    		if(Jug[i] == 0) 
    		{
    			Primes[Count++] = i;
    			for(LL j = i*i; j <= maxn; j += i) Jug[j] = 1;
    		}
    	}
    }
    int main() {
    
    	INT();
    	//for(int i = 0; i < 20; i++) cout << Primes[i] << endl;
    	int T;
    	cin >> T;
    	for(int kase = 1; kase <= T; ++kase) 
    	{
    		ULL a;
    		ULL ans = 1;
    		cin >> a;
    		for(int i = 0; i < Count && Primes[i] * Primes[i] <= a; ++i) 
    		{
    			if(a % Primes[i] ==0) {
    				LL tot = 0;
    				while(a % Primes[i] == 0) tot++, a /= Primes[i];
    				ans *= (tot*2+1);
    			}
    		}
    		if(a  > 1) ans *= 3;
    		printf("Case %d: %llu
    ",kase,(ans+ 1)/2 );
    	}
    	return 0;
    }
    

      

    第三题: Light OJ 1234

      题意: 求 ∑ (1 / n)

      思路: 有一堆数学公式, 但是也是可以打表过的。。。具体看代码吧

      实现:

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    #include <vector>
    #include <queue>
    #include <set>
    #include <map>
    #include <string>
    #include <math.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <time.h>
    using namespace std;
    int num;
    double s[1000010];
    int main()
    {
       	double temp = 1;
    	for(int i=2; i<=100000000; i++)
    	{
    		temp += 1.0/i; 
    		if(i%100==0)
    			s[i/100] = temp;//分成100个每组打表.........O(1e8)
    	}
    	cin>>num;
    	int cn = 0;
    	int n;
    	double ans;
    	while(num--)
    	{
    		ans = 0;
    		cn++;
    		scanf("%d", &n);
    		ans = s[n/100];
    		for(int i=100*(n/100)+1; i<=n; i++)
    		{
    			ans += 1.0/i;
    		}
    		printf("Case %d: %.8f
    ", cn, ans);
    	}
        return 0;
    }
    

    第四题: LightOj 1214

      题意: 判断 a % b == 0 的问题

      思路: 看数据就知道是 大数问题, 也就是用字符串模拟 算术过程, 注意正负号就好了。

      实现: 

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<map>
    #include<set>
    #include<vector>
    #include<queue>
    #include<cmath>
    #define lson l , m, rt << 1
    #define rson m+1, r, rt << 1|1
    #define INF 0x7fffffff
    const int maxn = 1e6 + 131;
    const int MOD  = 10000007;
    typedef long long LL;
    typedef unsigned long long ULL;
    using namespace std;
    int main() {
    	string a;
    	LL b;
    	int T;
    	cin >> T ;
    	for(int kase = 1; kase <= T; kase++) 
    	{
    		ULL ans = 0;
    		int cas = 0;
    		cin >> a >> b;
    		if(a[0] == '-') cas = 1;
    		if(b < 0) b = -b;
    		for(int i = cas;  i < a.length(); ++i) 
    		{
    			ans += a[i] - '0';
    			ans %= b;
    			ans = ans * 10 % b;
    		}
     		if(ans == 0) printf("Case %d: divisible
    ",kase);
     		else printf("Case %d: not divisible
    ",kase);
    	}
    	return 0;
    }
    

      

      

     第五题: Light Oj 1213

     题意: 优化如下代码: 

    #include <stdio.h>
    
    int cases, caseno;
    int n, K, MOD;
    int A[1001];
    
    int main() {
        scanf("%d", &cases);
        while( cases-- ) {
            scanf("%d %d %d", &n, &K, &MOD);
    
            int i, i1, i2, i3, ... , iK;
    
            for( i = 0; i < n; i++ ) scanf("%d", &A[i]);
    
            int res = 0;
            for( i1 = 0; i1 < n; i1++ ) {
                for( i2 = 0; i2 < n; i2++ ) {
                   for( i3 = 0; i3 < n; i3++ ) {
                       ...
                       for( iK = 0; iK < n; iK++ ) {
                           res = ( res + A[i1] + A[i2] + ... + A[iK] ) % MOD;
                       }
                       ...
                   }
                }
            }
            printf("Case %d: %d
    ", ++caseno, res);
        }
        return 0;
    }
    

    分析:  这题数据很大, 直接TLE, 我们发现 , 总共是 n ^ k 次方次加法, 但每个数不是这么多,可以找一下规律, 发现 每个 A[i] ( 0 <= i < n ) 加了 k * n ^ ( k - 1) 次, 故答案是 sum *   n ^ ( k - 1)  % mod

        也可以用概率来分析这题,  总共 n ^ k 次加法, 可以发现每个 A[i] 出现的概率都是相同的, 每次 加 k 个数, A[i]一次加法中出现的概率 为 k / n, 故 A[i] 出现的次数为  k * n ^ ( k - 1) 次

    实现: 

    #include <bits/stdc++.h>
    
    using namespace std;
    
    typedef long long LL;
    
    const int maxn = 10000 +131;
    
    LL PowMOD(LL a, LL n, LL MOD) {
        LL ret = 1, tmp = a;
        while (n) {
            if(n & 1) ret = ret * tmp % MOD;
            tmp = tmp * tmp % MOD;
            n >>= 1;
        }
        return ret;
    }
    
    int main() {
        int t;
        cin >> t;
        LL n, k, MOD, tmp, Sum;
        for(int Case = 1; Case <= t; ++Case) {
            cin >> n >> k >> MOD;
            Sum = 0;
    
            for(int i = 0; i < n; ++i) {
                cin >> tmp;
                Sum += tmp;
            }
            Sum = (Sum * (k * PowMOD(n, k-1, MOD) % MOD)) % MOD;
            printf("Case %d: %lld
    ", Case, Sum);
        }
    }
    

    第六题:SGU 106 (也是抓错的, 内心是防AK的)

    扩展欧几里得定理板子题, 不多讲解了

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