杀死人不偿命(3n+1)的猜想(c语言)

本文探讨了卡拉兹猜想,并提供了一个简单的程序来计算任意不超过1000的正整数n达到1所需的步数。根据该猜想,通过特定规则不断变换n,最终n将收敛至1。

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对任何一个自然数n,如果它是偶数,那么把它砍掉一半;
如果它是奇数,那么把(3n+1)砍掉一半。这样一直反复砍下去,最后一定在某一步得到n=1。
卡拉兹在1950年的世界数学家大会上公布了这个猜想,
传说当时耶鲁大学师生齐动员,拼命想证明这个貌似很傻很天真的命题,结果闹得学生们无心学业,
一心只证(3n+1),以至于有人说这是一个阴谋,卡拉兹是在蓄意延缓美国数学界教学与科研的进展……
我们今天的题目不是证明卡拉兹猜想,而是对给定的任一不超过1000的正整数n,简单地数一下,需要多少步(砍几下)才能得到n=1?
输入格式:每个测试输入包含1个测试用例,即给出自然数n的值。
输出格式:输出从n计算到1需要的步数。
输入样例:
3
输出样例:
5


代码如下:
#include <stdio.h>
int main()
{
  int step=0,n;
  scanf("%d",&n);
  while(n!=1&&n<1000)
  {
    n=n%2?(3*n+1)/2:n/2;
    step++;
  }
  printf("%d\n",step);
  return 0;
}
### 关于 PAT 乙级题库中的 C 语言答案解析 PAT(Programming Ability Test)乙级题目主要考察基础编程能力,通常涉及数组、循环、条件判断以及简单的字符串操作等内容[^1]。以下是几个常见的 PAT 乙级题目及其对应的 C 语言解答思路。 --- #### 题目 1:害死偿命(3n+1) 猜想 该题目描述了一个经典的数学问题,即对于任意正整数 n,如果它是奇数,则将其变为 3n+1;如果是偶数,则除以 2。重复此过程直到最终得到 1。程序需验证这一猜想并统计变换次数。 解决方案如下: ```c #include <stdio.h> int main() { int n; scanf("%d", &n); while(n != 1){ printf("%d ", n); // 输出当前数值 if(n % 2 == 0){ n /= 2; // 偶数情况 }else{ n = 3 * n + 1;// 奇数情况 } } printf("1\n"); // 最终输出 1 return 0; } ``` 上述代码实现了对输入值逐步变化的过程,并打印每一步的结果直至达到 1 的状态。 --- #### 题目 2:继续 (3n+1) 猜想 这是前一个问题的扩展版本,要求进一步分析给定范围内满足特定条件的数字集合。 解决方法可以采用类似的逻辑框架,但需要额外记录中间结果以便后续比较。 ```c #include <stdio.h> #define MAXN 10000 int visited[MAXN]; void process(int n){ while(n != 1 && n < MAXN){ if(!visited[n]) visited[n]=1; if(n%2==0)n/=2; else n=3*n+1; } } int main(){ int m,n,i,count=0; scanf("%d%d",&m,&n); if(m>n)m ^= n ^= m ^= n; for(i=m;i<=n;i++)process(i); for(i=n;i>=m&&count<5;i--)if(visited[i]){ count++; if(count>1)printf(" "); printf("%d",i); } return 0; } ``` 这里通过 `visited` 数组标记已经访问过的节点,从而避免冗余计算,提高效率[^4]。 --- #### 题目 3:换个格式输出整数 本题要求将一个十进制整数转换成另一种指定形式表示出来,比如二进制或者十六进制等。 实现方式如下所示: ```c #include<stdio.h> #include<string.h> char hex_char[]="0123456789ABCDEF"; void convert_to_baseX(long num, int base){ char result[50]; int index=0; do{ result[index++]=hex_char[num%base]; num=num/base; }while(num!=0); for(--index;index>=0;--index)putchar(result[index]); putchar(&#39;\n&#39;); } int main(){ long N; scanf("%ld",&N); convert_to_baseX(N,16); // 转换成十六进制作为例子演示 return 0; } ``` 这段代码定义了一个通用函数用于把任何基数下的数字转化为目标进制表达式。 --- #### 使用三维数组解决问题的例子 某些复杂场景下需要用到多维数据结构存储信息。例如,在处理 RGB 颜色编码时,可以通过创建三维布尔型数组来追踪哪些组合已经被使用过了[^2]: ```c #include <stdio.h> #include <stdbool.h> bool color_used[256][256][256]; // 初始化所有颜色为未被使用的状态 for(int r=0;r<256;r++) for(int g=0;g<256;g++) for(int b=0;b<256;b++) color_used[r][g][b]=false; // 更新某个具体颜色的状态 color_used[R_value][G_value][B_value]=true; ``` 这种方法能够有效管理大量离散选项之间的关系网络。 ---
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