51nod 1284 2 3 5 7的倍数(容斥原理)

本文介绍了一个算法问题,即在1到n范围内找出所有非2、3、5、7倍数的数的数量,n的范围可达1e18。通过使用容斥原理和计算特定数的倍数个数的方法,该问题得以有效解决。

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题目

题目意思很简单, 求1到n中有多少数不是2, 3, 5, 7的倍数,n范围到 1e18。

分析

两个知识点解决:

  1. 1 到 n 中,能整除c的数的个数为 n/cn/cn/c
  2. 容斥原理。

首先算有多少是2,3, 5, 7的倍数。num(x)表示有多少是x倍数:

容斥原理:num(2+3+5+7)=num(2)+num(3)+num(5)+num(7)−num(23)−num(25)−num(27)−num(35)−num(37)−num(57)+num(235)+num(237)+num(257)+num(357)−num(2357)num(2+3+5+7) = num(2) + num(3) + num(5) + num(7) - num(23) - num(25) - num(27) - num(35) - num(37) - num(57) + num(235) + num(237) + num(257) + num(357) - num(2357)num2+3+5+7=num(2)+num(3)+num(5)+num(7)num(23)num(25)num(27)num(35)num(37)num(57)+num(235)+num(237)+num(257)+num(357)num(2357)

#include <bits/stdc++.h>
#pragma GCC diagnostic error "-std=c++11"
#define d(x) cout << (x) << endl
#define INF 0x3f3f3f3f
#define eps 1e-8
using namespace std;
typedef long long ll;
const int mod = 1e9 + 7;
const int N = 1e3 + 10;

int main()
{
    ll n;
    cin >> n;
    ll ans = n;    //是2 3 5 7 的倍数
    ans = ans - n / 2 - n / 3 - n / 5 - n / 7;
    ans = ans + n / (2 * 3) + n / (2 * 5) + n / (2 * 7) + n / (3 * 5) + n / (3 * 7) + n / (5 * 7);
    ans = ans - n / (2 * 3 * 5) - n / (2 * 3 * 7) - n / (2 * 5 * 7) - n / (3 * 5 * 7);
    ans = ans + n / (2 * 3 * 5 * 7);
    cout << ans << endl;
    return 0;
}
### 关于51Nod 3100 上台阶问题的C++解法 #### 题目解析 该题目通常涉及斐波那契数列的应用。假设每次可以走一步或者两步,那么到达第 \( n \) 层台阶的方法总数等于到达第 \( n-1 \) 层和第 \( n-2 \) 层方法数之和。 此逻辑可以通过动态规划来解决,并且为了防止数值过大,需要对结果取模操作(如 \( \% 100003 \)[^1])。以下是基于上述思路的一个高效实现: ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int MOD = 100003; long long f[100010]; int main() { int n; cin >> n; // 初始化前两项 f[0] = 1; // 到达第0层有1种方式(不移动) f[1] = 1; // 到达第1层只有1种方式 // 动态规划计算f[i] for (int i = 2; i <= n; ++i) { f[i] = (f[i - 1] + f[i - 2]) % MOD; } cout << f[n] << endl; return 0; } ``` 以上代码通过数组 `f` 存储每层台阶的结果,利用循环逐步填充至目标层数 \( n \),并最终输出结果。 --- #### 时间复杂度分析 由于仅需一次线性遍历即可完成所有状态转移,时间复杂度为 \( O(n) \)。空间复杂度同样为 \( O(n) \),但如果优化存储,则可进一步降低到 \( O(1) \): ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int MOD = 100003; int main() { int n; cin >> n; long long prev2 = 1, prev1 = 1, current; if (n == 0 || n == 1) { cout << 1 << endl; return 0; } for (int i = 2; i <= n; ++i) { current = (prev1 + prev2) % MOD; prev2 = prev1; prev1 = current; } cout << prev1 << endl; return 0; } ``` 在此版本中,只保留最近两个状态变量 (`prev1`, `prev2`) 来更新当前值,从而节省内存开销。 --- #### 输入输出说明 输入部分接受单个整数 \( n \),表示台阶数量;程序会返回从地面走到第 \( n \) 层的不同路径数目,结果经过指定模运算处理以适应大范围数据需求。 ---
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