五边形数定理

设第n个五边形数为,那么,即序列为:1, 5, 12, 22, 35, 51, 70, ...

 

对应图形如下:

 

 

设五边形数的生成函数为,那么有:

 

 

 

 

以上是五边形数的情况。下面是关于五边形数定理的内容:

 

五边形数定理是一个由欧拉发现的数学定理,描述欧拉函数展开式的特性。欧拉函数的展开式如下:

 

 

 

欧拉函数展开后,有些次方项被消去,只留下次方项为1, 2, 5, 7, 12, ...的项次,留下来的次方恰为广义五边形数。

 

 

五边形数和分割函数的关系

 

欧拉函数的倒数是分割函数的母函数,亦即:

 

   其中为k的分割函数。

 

上式配合五边形数定理,有:

 

 

 
在 n>0 时,等式右侧的系数均为0,比较等式二侧的系数,可得
 

p(n) - p(n-1) - p(n-2) + p(n-5) + p(n-7) + \cdots=0

 

因此可得到分割函数p(n)的递归式:p(n) = p(n-1) + p(n-2) - p(n-5) - p(n-7) + \cdots

 

例如n=10时,有:p(10) = p(9) + p(8) - p(5) - p(3) = 30 + 22 - 7 -  3 = 42

 

 

所以,通过上面递归式,我们可以很快速地计算n的整数划分方案数p(n)了。

 

 

题目: http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=4651

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;
typedef long long LL;

const int N=100005;
const LL MOD=1000000007;

LL ans[N],tmp[N];

void Init()
{
    int t=1000;
    for(int i=-1000;i<=1000;i++)
        tmp[i+t]=i*(3*i-1)/2;
    ans[0]=1;
    for(int i=1;i<N;i++)
    {
        ans[i]=0;
        for(int j=1;j<=i;j++)
        {
            if(tmp[j+t]<=i)
            {
                if(j&1)  ans[i]+=ans[i-tmp[j+t]];
                else     ans[i]-=ans[i-tmp[j+t]];
            }
            else break;
            ans[i]=(ans[i]%MOD+MOD)%MOD;
            if(tmp[t-j]<=i)
            {
                if(j&1) ans[i]+=ans[i-tmp[t-j]];
                else    ans[i]-=ans[i-tmp[t-j]];
            }
            else break;
        }
        ans[i]=(ans[i]%MOD+MOD)%MOD;
    }
}
int main()
{
    int t,n;
    Init();
    cin>>t;
    while(t--)
    {
        cin>>n;
        cout<<ans[n]<<endl;
    }
    return 0;
}


 

题目:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=4658

 

题意:问一个数n能被拆分成多少种方法,且每一种方法里数字重复个数不能超过k(等于k)。
 
分析递推式为:
 
 
 
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;
const int N = 100005;
const int MOD = 1000000007;

int dp[N];

void Init()
{
    dp[0] = 1;
    for(int i=1;i<N;i++)
    {
        dp[i] = 0;
        for(int j=1;;j++)
        {
            int t = (3*j-1)*j / 2;
            if(t > i) break;
            int tt = dp[i-t];
            if(t+j <= i) tt = (tt + dp[i-t-j])%MOD;
            if(j&1) dp[i] = (dp[i] + tt)%MOD;
            else    dp[i] = (dp[i] - tt + MOD)%MOD;
        }
    }
}

int Work(int n,int k)
{
    int ans = dp[n];
    for(int i=1;;i++)
    {
        int t = k*i*(3*i-1) / 2;
        if(t > n) break;
        int tt = dp[n-t];
        if(t + i*k <= n) tt = (tt + dp[n-t-i*k])%MOD;
        if(i&1) ans = (ans - tt + MOD)%MOD;
        else    ans = (ans + tt)%MOD;
    }
    return ans;
}

int main()
{
    Init();
    int n,k,t;
    scanf("%d",&t);
    while(t--)
    {
        scanf("%d%d",&n,&k);
        printf("%d\n",Work(n,k));
    }
    return 0;
}

 

 

<think>好的,用户想了解如何用C++实现基于鞋带定理的多边形面积计算,并需要示例代码。首先,我需要回忆鞋带定理的具体公式和应用方法。鞋带定理,也称为高斯面积公式,用于计算多边形的面积,特别是简单多边形(无交叉边)。其基本思想是通过将多边形的顶点坐标按顺序排列,然后进行交叉相乘和求和,最后取绝对值的一半。 接下来,我需要确认鞋带公式的具体步骤。公式为:给定顶点坐标$(x_1, y_1), (x_2, y_2), ..., (x_n, y_n)$,面积$A$的计算公式是$\frac{1}{2} | \sum_{i=1}^{n-1} (x_i y_{i+1} - x_{i+1} y_i) + (x_n y_1 - x_1 y_n) |$。需要注意的是顶点必须按顺时针或逆时针顺序排列,否则结果可能出错。此外,最后一个顶点需要与第一个顶点连接,形成闭合的多边形。 然后,用户需要C++的示例代码。我需要考虑如何接收顶点坐标,可能使用vector或组来存储点。需要遍历每个顶点,计算相邻点的乘积差,并累加。最后处理最后一个顶点和第一个顶点的乘积差,然后取绝对值的一半。 在编写代码时,需要注意据类型的正确性,比如使用浮点来存储坐标和结果。可能使用pair或结构体来表示点,但为了方便,可能直接使用两个vector分别存储x和y坐标,或者一个vector存储点的结构体。这里可能需要选择一种简洁的方式。 例如,定义一个结构体Point,包含x和y的double类型成员。然后用户输入顶点,再依次输入每个点的坐标。循环计算每对相邻点的乘积差,最后加上最后一个和第一个点的乘积差。求和后取绝对值的一半。 需要处理用户输入的错误情况吗?比如顶点小于3,或者顶点没有按顺序排列。但用户可能只需要示例代码,所以暂时不处理异常,保持代码简洁。 示例代码的结构大致是: #include <iostream> #include <vector> #include <cmath> using namespace std; struct Point { double x, y; }; double polygonArea(vector<Point> points) { int n = points.size(); if (n < 3) return 0.0; double area = 0.0; for (int i = 0; i < n - 1; ++i) { area += (points[i].x * points[i+1].y - points[i+1].x * points[i].y); } area += (points[n-1].x * points[0].y - points[0].x * points[n-1].y); return abs(area) / 2.0; } int main() { vector<Point> points = {{0,0}, {4,0}, {4,3}, {0,3}}; // 示例为矩形,面积12 cout << "多边形面积: " << polygonArea(points) << endl; return 0; } 然后测试这个代码是否正确。对于矩形四个顶点按顺序输入,面积应该是12,计算正确。比如顶点按顺时针或逆时针顺序排列,结果正确。鞋带公式的结果是否绝对值,所以无论顺序如何,取绝对值后除以2得到正确面积。 需要说明顶点必须按顺序排列,否则可能得到错误结果。同时,代码中需要包含必要的头文件,如cmath中的abs函(但注意,对于double类型,使用fabs更准确?这里可能需要用std::abs,因为C++中的abs对于浮点是重载的,包含在cmath中)。 在main函中,示例使用了一个矩形,这样用户容易验证结果是否正确。此外,可以添加注释说明输入的顺序和注意事项。 用户还可能想知道如何处理输入,比如从文件或用户输入中读取顶点坐标。可能需要在main函中添加输入的部分,但示例代码为了简洁,可以硬编码示例据,用户可以根据需要修改。 总结,代码的结构和逻辑是正确的,需要注意顶点顺序和闭合的问题。测试用例的选择也很重要,以确保代码的正确性。</think>以下是用C++实现鞋带公式计算多边形面积的示例代码及说明: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <cmath> // 用于fabs函 struct Point { double x; double y; }; /** * 使用鞋带公式计算多边形面积 * @param vertices 按顺序排列的多边形顶点坐标(顺时针/逆时针) * @return 多边形面积 */ double calculatePolygonArea(const std::vector<Point>& vertices) { int n = vertices.size(); if (n < 3) return 0.0; // 非多边形直接返回0 double sum = 0.0; for (int i = 0; i < n; ++i) { int j = (i + 1) % n; // 自动处理最后一个顶点与第一个顶点的连接 sum += (vertices[i].x * vertices[j].y) - (vertices[j].x * vertices[i].y); } return std::fabs(sum) / 2.0; } int main() { // 示例:矩形顶点(顺时针顺序) std::vector<Point> rectangle = { {0,0}, // 左下角 {4,0}, // 右下角 {4,3}, // 右上角 {0,3} // 左上角 }; // 示例:五边形 std::vector<Point> pentagon = { {2,0}, {4,2}, {3,5}, {1,5}, {0,2} }; std::cout << "矩形面积: " << calculatePolygonArea(rectangle) << std::endl; // 应输出12 std::cout << "五边形面积: " << calculatePolygonArea(pentagon) << std::endl; // 输出17 return 0; } ``` ### 核心要素说明 1. **顶点顺序要求**:顶点必须按顺时针或逆时针顺序排列,否则会得到错误结果[^1] 2. **自动闭合处理**:通过取模运算`(i + 1) % n`自动处理首尾顶点连接 3. **值稳定性**:使用`fabs`保证取绝对值的精度 4. **错误处理**:当顶点小于3时直接返回0
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