算术基本定理

例题一 计算N!末尾0的个数

输入:第一行上有个数字,表示接下来要输入数字的个数。然后是m行,每行包含一个确定的正整数n,1<=n<=1 000 000 000

输出:对输入行中每一个数据n,输出一行,其内容是n!中末尾0的个数

分析:对于任意一个正整数,那么其末尾0必然可以分解成2*5,每一个0必然和一个因子5对应。但一个0不一定对应着一个0,因为还需要一个因子2,才能实现一一对应。

对于你n!,在因式分解中,2的因子个数要大于5的因子个数,所以本题就变成了求n!中因子5的个数。

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
int main()
{
    int m;
    cin>>m;
    while(m--)
    {
        int n;
        while(scanf("%d",&n)!=EOF)
        {
            int five=5;
            int sum=0;
            while(five<=n)
            {
                sum=sum+n/five;
                five=five*5;
            }
            cout<<sum<<endl;
        }
    }
    return 0;
}

例题二 组合素数

题目大意:给你两个整数N和P,求出C(2*N,N)被素数p整数的次数

思路:

由算术基本定理可得到N!被素数P整除的次数。

来看这道题,C(2*N,N) = (2*N)! / (N! * N!)。最终结果就是从(2*N)!能被素数P整除的

次数里边减去N!能被素数整除的次数*2。最终结果为:

[2*N/P] + [2*N/P^2] + … + [2*N/P^t] - 2*([N/P] + [N/P^2] + … + [N/P^t])。

其中次数t = logP(2*N),即log10(2*N) / log10(P)。

输入:第一行是一个正整数t,表示测试数据的组数,接下来每组两个数分别是n,p的值,这里1<=n<=1 000 000 000

输出:输出被素数p整除的次数,如果不能被其整除时,输出0.

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cmath>
using namespace std;
int main()
{
    int t;
    cin>>t;
    while(t--)
    {
        int n,p;
        int sum=0;
        int tag=1,q;///tag的用法,有点巧妙
        double s;
        scanf("%d%d",&n,&p);
        s=log10(2.0*n)/log10(p);
        q=(int)s;
        for(int i=1; i<=q; i++)
        {
            tag=tag*p;
            sum=sum+(int)(2*n/tag)-2*(int)(n/tag);
        }
        cout<<sum<<endl;
    }
    return 0;
}




<think>嗯,用户需要查找C++实现算术基本定理的代码方法。之前已经给出过Python示例,但用户这次明确要求C++版本。参考站内引用[2]提到过唯一分解定理的Python实现,可以把核心逻辑迁移到C++。 用户可能是正在学习数论基础的学生,或者需要解决算法竞赛题目。从ta直接引用文献编号的表述方式看,应该比较熟悉技术文档的格式,可能是中级学习者。需要特别注意两点:一是算法效率(sqrt(n)优化),二是输出格式细节(乘号分隔)。 引用[4]的代码片段虽然不完整,但展示了基本的质因数分解循环结构,可以作为参考。不过这段代码有逻辑缺陷(比如变量t未初始化),需要修正。核心实现要点: 1. 从2开始枚举因子,只需遍历到sqrt(n) 2. 用while循环处理重复因子 3. 用vector存储结果 注意到用户上次的问题涉及高精度计算,但算术基本定理的分解通常不需要高精度,除非是特别大的整数。当前提供的代码用int足够,如果用户后续需要大数分解,可以补充说明Pollard Rho算法。 最后生成的问题要围绕数论实现,比如优化方法或相关定理扩展,避免跳转到无关的高精度计算方向。 </think>以下是一个基于C++实现的算术基本定理(质因数分解)代码示例,包含详细注释: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <cmath> using namespace std; // 质因数分解函数 vector<pair<int, int>> prime_factorization(int n) { vector<pair<int, int>> factors; // 存储因子和指数 (因子, 指数) // 处理2的因子 if (n % 2 == 0) { int exp = 0; while (n % 2 == 0) { exp++; n /= 2; } factors.push_back({2, exp}); } // 处理奇数因子(只需遍历到sqrt(n)) for (int i = 3; i <= sqrt(n); i += 2) { if (n % i == 0) { int exp = 0; while (n % i == 0) { exp++; n /= i; } factors.push_back({i, exp}); } } // 处理剩余的质因数 if (n > 2) { factors.push_back({n, 1}); } return factors; } int main() { int num; cout << "输入正整数: "; cin >> num; if (num <= 1) { cout << "输入值需大于1"; return 0; } // 获取分解结果 vector<pair<int, int>> factors = prime_factorization(num); // 格式化输出 cout << num << " = "; for (int i = 0; i < factors.size(); i++) { auto [factor, exponent] = factors[i]; cout << factor; if (exponent > 1) cout << "^" << exponent; if (i < factors.size() - 1) cout << " * "; } cout << endl; return 0; } ``` ### 代码说明: 1. **算法流程**: - 先处理偶数因子(2的特殊情况) - 遍历奇数因子(3 → $\sqrt{n}$,步长2) - 处理剩余的大于2的质因子 - 时间复杂度:$O(\sqrt{n})$ 2. **优化点**: - 质因子检测范围缩小到 $\sqrt{n}$ - 跳过偶数(除2外) - 使用 `vector<pair<int,int>>` 高效存储因子和指数 3. **输出示例**: ```shell 输入正整数: 180 180 = 2^2 * 3^2 * 5 ``` 4. **特殊处理**: - 验证输入大于1(算术基本定理要求) - 指数为1时不显示指数符号 - 使用乘号`*`连接不同因子[^2] > 此实现基于唯一分解定理:任何大于1的整数都可以唯一表示为质因数的乘积,其形式为 $n = p_1^{k_1} \times p_2^{k_2} \times \cdots \times p_m^{k_m}$,其中 $p_i$ 为质数[^2]。
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