数论 最简分数 Farey序列求最简分数+POJ3374

法雷数列

定义和定理

 

定义一: 最简分数(也称既约分数或不可约分数)。若p,q的最大公约数是1,我们称分数p/q是最简分数。

定义二: 真分数,若p,q是正整数,0<p/q<1, 我们说p/q是真分数

定理:                                                                               

             分数a/b, c/d是最简真分数(也可以是0/1或者1/1)且a/b <c/d, 则有

              1)  数(a+c)/(b+d)是一个最简分数     

              2)  a/b < (a+c)/(b+d) < c/d

证明略

法雷数列的定义:

推导法雷数列方法:

应用定理中的(2),如果 a/b 和 c/d 是一个法雷数列,则在它们中间可以插入 p/q =(a+c)/(b+d),(前提是得出的q值小于或者等于给定的n值)所以可以二分构造,直到不比如 

N = 5:

step1: 准备两个数 0/1, 1/1 作为整个法雷数列的第一个元素和最后一个元素0/1, 1/1

step2: 在两个数中间插入1个数1/2, 变为0/1, 1/2, 1/1

step3: 在每对相邻两个数中间插入1个数,变为0/1, 1/3, 1/2, 2/3, 1/1

step4: 在每对相邻两个数中间插入1个数,变为0/1, 1/4, 1/3, 2/5 , 1/2, 3/5, 2/3, 3/4 , 1/1

step5: 0/1 和 1/4 之间 和3/4和 1/1 仍然可插入1个数,且插入的数分母不大于5 0/1, 1/5 , 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5 , 1/1

至此,该序列包含了所有分母不大于5的最简真分数,且各个分数以递增顺序排 列。

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #define MAXN 8000000
 5 using namespace std;
 6 int N,t;
 7 int ct=2;
 8 int tx[MAXN],ty[MAXN];
 9 void farey (int a,int b,int c,int d)
10 {
11     if (b+d > N) return ;
12     /*if (b+d == N)
13     {
14         printf("%d/%d",a+c,b+d);
15         if(a+c != N-1) printf(",");
16         return ;
17     }*/
18     farey(a,b,a+c,b+d);
19     //printf("%d/%d,",a+c,b+d);
20     tx[ct]=a+c;
21     ty[ct++]=b+d;
22     farey(a+c,b+d,c,d);
23 }
24 int main ()
25 {
26     scanf("%d%d",&N,&t);
27     tx[1]=0;
28     ty[1]=1;
29     farey(0,1,1,1);
30     tx[ct]=1;
31     ty[ct]=1;
32     for(int i=1;i<=t;i++)
33     {
34         int m;
35         scanf("%d",&m);
36         if(m>ct)
37             printf("No Solution
");
38         else
39             printf("%d/%d
",tx[m],ty[m]);
40     }
41     return 0;
42 }
原文地址:https://www.cnblogs.com/fancy-itlife/p/4575160.html