数论-质因数(gcd) UVa 10791

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

  1. 要把没有被筛到的新素数另外检查,
  2. 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 }
View Code

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 }
View Code

//结果发现不筛数更快2333

害!

 (待续)

老实一点,可爱多了
原文地址:https://www.cnblogs.com/KID-yln/p/12490307.html