GCD

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Problem Description

Given 5 integers: a, b, c, d, k, you're to find x in a...b, y in c...d that GCD(x, y) = k. GCD(x, y) means the greatest common divisor of x and y. Since the number of choices may be very large, you're only required to output the total number of different number pairs.
Please notice that, (x=5, y=7) and (x=7, y=5) are considered to be the same.

Yoiu can assume that a = c = 1 in all test cases.

Input

The input consists of several test cases. The first line of the input is the number of the cases. There are no more than 3,000 cases.
Each case contains five integers: a, b, c, d, k, 0 < a <= b <= 100,000, 0 < c <= d <= 100,000, 0 <= k <= 100,000, as described above.

Output

For each test case, print the number of choices. Use the format in the example.

Sample Input

2
1 3 1 5 1
1 11014 1 14409 9

Sample Output

Case 1: 9
Case 2: 736427

Hint

For the first sample input, all the 9 pairs of numbers are (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (2, 3), (2, 5), (3, 4), (3, 5).

Source

2008 “Sunline Cup” National Invitational Contest

思路:1~b内和1~d内中互素的个数,正常求解的话,肯定会超时,这时候我们可以求它的反面,即用容斥定理求,用总的个数减去1~b中与1~d中不互素的个数,另n为b,d中较小的那个,m为b,d中较大的那位,可以依次求出i(1<=i<=n)的素因子,那么在i+1~m内与s(s为k的因子)不互素的个数为m/s-i/s;
再根据奇减偶加的方法处理它;
代码如下:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int a,b,c,d,k,t,n,m,x,cnt,p[1000];
    long long sum;
    scanf("%d",&t);
    for(int l=1;l<=t;l++)
    {
        scanf("%d %d %d %d %d",&a,&b,&c,&d,&k);
        if(k==0||k>b||k>d)
        {
            printf("Case %d: 0\n",l);
            continue;
        }
        b=b/k;
        d=d/k;
        n=b<=d?b:d;
        m=b>=d?b:d;//n为小的那位,m为大的那位;
        sum=m;
        for(int i=2;i<=n;i++)
        {
            sum=sum+m-i;
            x=i;
            cnt=0;
            memset(p,0,sizeof(p));
            for(int j=2;j*j<=x;j++)
            {
                if(x%j==0)
                {
                    p[cnt++]=j;
                    while(x%j==0)
                        x=x/j;
                }
            }
            if(x>1)
                p[cnt++]=x;
            for(long long j=1;j<(1<<cnt);j++)
            {
                long long s=1,l=0;
                for(int k=0;k<cnt;k++)
                {
                    if(j&(1<<k))
                    {
                        l++;
                        s=s*p[k];
                    }
                }
                s=m/s-i/s;
                if(l%2)
                    sum=sum-s;//减去奇数个素因子相乘
                else
                    sum=sum+s;//加上偶数个素因子相乘;
            }
        }
        printf("Case %d: %lld\n",l,sum);
    }
    return 0;
}


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在 Python 中,计算两个数的最大公约数(GCD)有多种方法,主要包括以下几种实现方式: ### 1. 使用内置库 `math` 中的 `gcd` 函数 Python 3.5 及以上版本的 `math` 模块提供了 `gcd` 函数,可以直接用于计算两个整数的最大公约数。该方法简洁高效,推荐在支持的环境中使用。 ```python import math a = 24 b = 45 print(math.gcd(a, b)) # 输出 3 ``` ### 2. 使用辗转相除法(欧几里得算法) 这是经典的数学算法,通过反复取余直到余数为零来求解最大公约数。其核心逻辑是将较大的数除以较小的数,并用较小的数和余数继续操作,直到余数为零,此时的除数即为最大公约数[^1]。 ```python def gcd(x, y): while y != 0: x, y = y, x % y return x print(gcd(24, 45)) # 输出 3 ``` ### 3. 使用更相减损法(辗转相减法) 这种方法通过不断用较大的数减去较小的数,直到两个数相等为止。该方法在没有取余操作的早期计算机中较为常用[^3]。 ```python def gcd_subtract(a, b): while a != b: if a > b: a -= b else: b -= a return a print(gcd_subtract(24, 45)) # 输出 3 ``` ### 4. 使用递归实现辗转相除法 递归方式可以更简洁地表达算法逻辑,适合理解函数式编程思想。 ```python def gcd_recursive(x, y): if y == 0: return x else: return gcd_recursive(y, x % y) print(gcd_recursive(24, 45)) # 输出 3 ``` ### 5. 使用 `fractions` 模块中的 `gcd` 函数(适用于 Python 3.5 之前版本) 在较早版本的 Python 中,可以使用 `fractions` 模块中的 `gcd` 函数,但该方法已在 Python 3.5 被 `math.gcd` 替代。 ```python from fractions import gcd print(gcd(24, 45)) # 输出 3 ``` ### 注意事项 - `math.gcd` 返回的结果始终为非负整数,即使输入包含负数。 - 如果输入的两个数均为零,则 `gcd` 无定义,但在某些实现中可能返回 `0`。 - 若需计算最小公倍数(LCM),可通过公式 `lcm(a, b) = abs(a * b) // gcd(a, b)` 实现[^1]。 ---
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