poj3904(容斥原理)

可以得到这样的关系:奇数加、偶数减

例题一. poj 3904 Sky Code

题目大意

给一串数字,求解互质四元组的个数(注意不必两两互质)

解题思路

网上有很多代码,但是详细讲解的很少,这里结合笔者的思路详细论述一下解题思路,耐心一看。

首先容易想到,想计算不互质的四元组的个数,再用总的减去,关键是怎样计数不互质四元组的个数??
枚举公约数,对于同一个四元组(6,12,18,36)可能既有公约数2,也有公约数3,和公约数6,我们在枚举过程中是计数到2?3?还是6?
容斥啊!!公约数有奇数个素因子就+,偶数个素因子就-(2、3都含有一个素因子就加,6含有2、3两个素因子就减);找到公约数就要对读入的每一个数据进行素因子分解,对素因子进行组合,记录组合得到因子k含有几个素因子,用num[k]表示;开一个全局数组cnt[k]计数含有因子k的数据个数。然后根据容斥定理,如果因子k含有偶数个素因子(如6=2×3)减,奇数个素因子(如2=2,5=5,30=2×3×5)加,累加起来就得到不互质四元组的总个数啦!

有几个关键点
key 1: 理解cnt[i]表示含有因子i的数据的个数(2,4,6,8,10这组数据中cnt[i]=5)
num[i]表示因子i含有的不同素因子的个数(num[6]=2,减)

key 2:怎样得到cnt[i]、num[i],或者说怎样实现素因子组合?用到了二进制表示的思想,第j位的1表示第j个素因子参与累乘,0表示不参与累乘,比如含有素因子2*3*5*7,1010表示2*1*5*1,0001表示1*1*1*7,以此类推……这样,只要素因子分解完记录含有素因子的个数tol,那么就有tol位二进制,注意到2*3*5*7*11*13>10000,所有最多有6位二进制;对于任意一个范围内的数i,遍历所有位j(从低位到高位),i&(1《《j)==1,表示i的第j位二进制为1,意思是第j个素因子参与累乘;依据这样的意义,遍历二进制范围内的所有数i和i对应的所有二进制数位j,更新数组cnt[k]和num[k]即可!!

key 3:笔者错误的理解了素因子组合不是整数分解得到所有约数,得到了错误的num[i]和cnt[i],举个例子:2,4,8,16,32这组数据,对应的
cnt = 5 , 4 , 3 , 2 , 1
num = 1 , 1 , 1 , 1 , 1
本来不可能有互质四元组的,但在容斥的时候会把cnt[2]、cnt[4]都算进去,原因就在于我进行了约数分解,并不是素因子组合!!!

正确答案是
cnt = 5 , 0 , 0 , 0 , 0
num = 1 , 0 , 0 , 0 , 0 (因为只有一个素因子2无法组合出4,8,16,32)

好了,参考着代码理解一下呗!

#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

const int maxn=10000+10;

typedef long long ll;

ll p[maxn];
int prime[maxn],cnt[maxn],num[maxn];

void divide(int n){
     int tot=0;
     for (int i=2;i*i<=n;i++){
        if(n%i==0){
            prime[tot++]=i;
        do{
            n/=i;
        }while(n%i==0);
       }
     }
     if(n>1) prime[tot++]=n;
     for (int i=1;i<(1<<tot);i++){
        int k=1;
        int sum=0;
        for(int j=0;j<tot;j++){
            if(i&(1<<j)){
                k*=prime[j];
                sum++;
            }
        }
        cnt[k]++;
        num[k]=sum;
     }
}

int main(){
    for (ll i=4;i<maxn;i++) p[i]=(i-1)*(i-2)*(i-3)*i/24;
    int n,m;
    memset(num,0,sizeof(num));
    while(scanf("%d",&n)!=EOF){
        memset(cnt,0,sizeof(cnt));
        for (int i=1;i<=n;i++) {
            scanf("%d",&m);
            divide(m);
        }
        ll ans=0;
        for (int i=2;i<maxn;i++){
            if(cnt[i]>=4){
                if(num[i]&1) ans+=p[cnt[i]];
                else ans-=p[cnt[i]];
            }
        }
        printf("%lld
",p[n]-ans);
    }
return 0;
}
原文地址:https://www.cnblogs.com/lmjer/p/9325754.html