Codevs 2548 自然数积分解

本文探讨了将自然数N分解为若干个自然数之积的问题,并提供了一种高效的求解方案数的方法。通过对原始递归算法进行优化,避免了重复计算,显著提高了计算效率。

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题目描述 Description
把自然数N分解为若干个自然数之积,输出方案数。

输入描述 Input Description
自然数N,(1≤n≤2000000000)

输出描述 Output Description
方案数

样例输入 Sample Input
20

样例输出 Sample Output
4

数据范围及提示 Data Size & Hint
20 可分为
20
4 5
2 10
2 2 5

这个题数据很大,所以必须优化,
先看没优化的程序:

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
int n,sum;
void dfs(int t,int j)
{
    if(t==1)
      {
        sum++;
        return;
      }
    for(int i=j;i<=t;i++)
      {
        if(t%i==0&&i!=1)
          dfs(t/i,i);
      }
}
int main()
{
    cin>>n;
    dfs(n,1);
    cout<<sum<<endl;
    return 0;
}

优化思路
一个数n,可以分为 1×n 2 X ….(n减小), 3× .. i× … 其中 i最大取到 √n,这样 数n 被分解为两个数的乘积 而左半部分的所有可能通过枚举各种可能值得到,而右半部分继续递归处理即可。这里在分解的时候会遇到 重复分析的情况,如16 可分为 2 4 4 ,与 4 4 2 ,因为分解时,是按照乘号左侧的数由小到大来分,因此左侧应该不大于右侧即可。所以函数的参数中传入前一次分解的数字,每次分解前先判断,是否右侧不小于左侧。最后的结果上要加上 1Xn ,因为自身也算是一种结果。

代码

#include <iostream>  
using namespace std;  
int cnt;  
int n;  
void dfs(int last,int x)  
{  
    for (int i=2;i*i<=x;i++)  
    {  
        if (last<=i&&x%i==0)   
        {  
            cnt++;  
            dfs(i,x/i);  
        }
    }
}
int main()   
{  
    cin>>n;  
    dfs(1,n);  
    cout<<cnt+1<<endl;  
    return 0;  
}  
<think>嗯,用户想了如何将自然数成若干个数之和,使得这些数的乘积最大。这个问题分为两种情况,一种是分成互不相同的自然数,另一种是允许重复的情况。我需要先回忆相关的数学理论和算法方法。 首先,对于第二种情况,也就是允许重复的分,我记得应该尽可能多地分3,剩下的部分处理成2。比如,当n除以3余1时,分成两个2和一个3的组合,余2的话就分一个2和多个3。这是基于数学上的最优策略,因为3是使得乘积最大的基本单位[^4]。 然后是第一种情况,分成不同的自然数。这时候需要用贪心算法,从最小的自然数开始加,直到不能再加为止,剩下的数再分配到已有的数中,优先分配给大的数,以确保不重复。例如,n=10的话,分成2+3+5,乘积是30[^2][^3]。 接下来需要考虑如何将这些数学方法转化为具体的算法步骤。对于允许重复的情况,算法相对简单,只需要处理除以3的余数,然后计算乘积。而互不相同的情况则需要动态调整分的数,可能需要用递归或者循环来处理。 另外,用户可能还关心代码实现的具体细节,比如如何处理余数,或者如何确保分后的数不重复。可能需要用到数组来存储分后的数,并调整它们的值以避免重复。 需要检查引用的资料是否正确。引用[1]、[2]、[3]提到了分为不同自然数的情况,而引用[4]则讨论了允许重复的情况,这和我之前的理是一致的。因此,可以结合这些引用来构建答案。 最后,确保回答的结构清晰,先讲数学原理,再讲算法步骤,最后给出代码示例。同时,要生成相关问题,帮助用户进一步理。</think>### 自然数最大乘积算法实现 #### 一、问题分类与分析 1. **问题(1)**:将$n$分为**互不相同**的自然数之和,使乘积最大 **数学性质**:分后的数应尽可能接近连续自然数序列,且数值从2开始递增。若剩余值无法构成新数,则优先分配给较大的数[^2]。 **示例**:$n=10$时,分为$2+3+5=10$,乘积$2×3×5=30$。 2. **问题(2)**:将$n$分自然数之和(允许重复),使乘积最大 **数学性质**:最优分由尽可能多的3和少量2组成,若余数为1时需将1个3替换为2个2[^4]。 **示例**:$n=10$时,分为$3+3+2+2=10$,乘积$3×3×2×2=36$。 #### 二、算法实现 ##### 1. 允许重复的分(问题2) **核心逻辑**: - 若$n \leq 3$直接返回$n-1$ - 按余数分类计算3的幂次与2的组合 ```python def max_product_with_duplicates(n): if n <= 3: return n - 1 quotient, remainder = divmod(n, 3) if remainder == 0: return 3 ** quotient elif remainder == 1: return 3 ** (quotient - 1) * 4 else: return 3 ** quotient * 2 ``` ##### 2. 互不相同的分(问题1) **核心逻辑**: - 从2开始累加自然数直到总和超过$n$ - 调整最后一个数使总和等于$n$ - 优先从大数开始分配剩余值 ```python def max_product_unique(n): if n <= 2: return 1 nums = [] current = 2 total = 0 while total + current <= n: nums.append(current) total += current current += 1 remaining = n - total i = len(nums) - 1 while remaining > 0 and i >= 0: nums[i] += 1 remaining -= 1 i -= 1 if remaining > 0: nums.append(remaining) product = 1 for num in nums: product *= num return product ``` #### 三、复杂度分析 | 算法类型 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | |----------------|------------|------------| | 允许重复分 | $O(1)$ | $O(1)$ | | 互不相同分 | $O(\sqrt{n})$ | $O(\sqrt{n})$ |
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