洛谷 P1045 麦森数 (快速幂+高精度+算位数骚操作)

这道题太精彩了!

我一开始想直接一波暴力算,然后叫上去只有50分,50分超时

然后我改成万位制提高运算效率,还是只有50分

然后我丧心病狂开long long用10的10次方作为一位,也就是100亿进制

去做,然后交上去多过了一个点,60分

 

附上丧心病狂的代码

#include<cstdio>
#include<cctype>
#include<algorithm>
#define REP(i, a, b) for(int i = (a); i < (b); i++)
#define _for(i, a, b) for(int i = (a); i <= (b); i++)
using namespace std;

typedef long long ll;
const int MAXN = 1123456 / 10;
const ll base = 1e10;
ll a[MAXN];
int len, n;

void cal()
{
    _for(i, 1, len) a[i] <<= 1;
    _for(i, 1, len)
    {
        a[i+1] += a[i] / base;
        a[i] %= base;
    }
    if(a[len+1])
    {
        len++;
        a[len+1] += a[len] / base;
        a[len] %= base;
    }
}

int main()
{
    scanf("%d", &n);
    len = 1; a[1] = 2;
    REP(i, 1, n) cal();
    
    int p = 1;
    a[p] -= 1;
    while(a[p] < 0)
    {
        a[p + 1]--;
        a[p] += base;
        p++;
    }
    if(a[len] == 0) len--;
    
    ll t = a[len], num = 0;
    while(t) t /= 10, num++;
    
    printf("%d\n", len * 10 - 10 + num);
    for(int i = 50, t = 0; i >= 1; i--, t++)
    {
        if(t == 5) puts(""), t = 0;
        printf("%010lld", a[i]);
    }
    
    return 0;
}

 

然后我最后还是看了题解

然后看到算位数真的是给折服的

还有这种操作???

由于10的x次方的位数是x+1

然后可以把2的p次方转化成类似10的x次方来算位数

然后这个时候就用到了log

一波骚操作可以得出位数就是p * lg(2) + 1

牛逼!

 

然后算前500位。

我竟然没看出这是个快速幂??????

用高精度做快速幂还是头一次。

不过稍微改一下就好了。

 

#include<cstdio>
#include<cctype>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<algorithm>
#define REP(i, a, b) for(int i = (a); i < (b); i++)
#define _for(i, a, b) for(int i = (a); i <= (b); i++)
using namespace std;

typedef long long ll;
const int MAXN = 1123;
struct bignum
{
	ll s[MAXN]; int len;
	bignum() { memset(s, 0, sizeof(s)); len = 1; }
};

bignum operator * (const bignum& a, const bignum& b)
{
	bignum c;
	c.len = min(a.len + b.len - 1 , 500);
	_for(i, 1, a.len)
		_for(j, 1, b.len)
		{
			c.s[i+j-1] += a.s[i] * b.s[j];
			c.s[i+j] += c.s[i+j-1] / 10;
			c.s[i+j-1] %= 10;
		}
	if(c.s[c.len+1] && c.len < 500) c.len++;
	return c;
}

int main()
{
	int b;
	scanf("%d", &b);
	printf("%d\n", (int)(b * log10(2)+ 1));
	
	bignum res; res.s[1] = 1; 
	bignum a; a.s[1] = 2;
	while(b)
	{
		if(b & 1) res = res * a;
		b >>= 1;
		a = a * a;
	}
	res.s[1] -= 1;
	
	for(int i = 500; i >= 1; i--)
	{
		if(i != 500 && i % 50 == 0) puts(""); //这个写法很简便 
		printf("%d", res.s[i]);
	}
	puts("");
	
	return 0;
}

 

### 关于洛谷 P1045 麦森 的解题思路 #### 一、问题分析 该问题的核心在于处理大整以及高精度计算。具体来说,给定一个素 \(P\) (\(1000 < P < 3100000\)),需要完成两部分任务: 1. **计算 \(2^P - 1\)位数** 这可以通过学公式推导得出:对于任意正整 \(n\) 和基 \(b\) (通常为10),其位数可以由 \(\lfloor \log_{10}(n) \rfloor + 1\) 计算得到[^1]。 2. **求取 \(2^P - 1\) 的最后 500 位数字** 此处涉及高精度乘法操作,因为直接存储如此巨大的值是不可能的。 --- #### 二、解决方法详解 ##### 1. 计算 \(2^P - 1\)位数 利用对性质,可以直接通过如下公式快速计算出 \(2^P - 1\)位数: \[ D = \lfloor P \cdot \log_{10}2 \rfloor + 1 \] 其中,\(\log_{10}2\) 是常量,约等于 0.30103[^2]。因此无需实际进行幂次运即可获得结果。 ##### 2. 获取 \(2^P - 1\) 的最后 500 位数字 由于 \(2^P - 1\) 极其庞大,无法直接存入标准据类型中,需采用高精度法模拟手工乘法过程来逐步构建目标值。以下是主要步骤: - 初始化组用于保存每一位的结果; - 使用循环迭代方式不断累加中间结果; - 对最终结果减去 1 并截取出后 500 位作为输出。 下面是基于 Python 实现的一个高效版本代码示例: ```python import math def calculate_mersenne_number(p, last_digits_count=500): # Step 1: Calculate the number of digits in 2^p - 1 num_digits = int(math.floor(p * math.log10(2))) + 1 # Initialize a list to store high precision result with initial value as [1] res = [1] # Perform fast exponentiation using repeated squaring method power = p base = 2 % (10 ** last_digits_count) while power > 0: if power & 1: temp_res = [] carry = 0 for digit in res: mul = digit * base + carry temp_res.append(mul % (10 ** last_digits_count)) carry = mul // (10 ** last_digits_count) if carry > 0: temp_res.append(carry) res = temp_res[:] square_carry = 0 squared = [] for digit in res: sq = digit * digit + square_carry squared.append(sq % (10 ** last_digits_count)) square_carry = sq // (10 ** last_digits_count) if square_carry > 0: squared.append(square_carry) res = squared[:] base = (base * base) % (10 ** last_digits_count) power >>= 1 # Subtract one from the final result and adjust it accordingly. borrow = 1 for i in range(len(res)): idx = len(res) - 1 - i new_val = res[idx] - borrow if new_val >= 0: res[idx] = new_val break else: res[idx] = new_val + (10 ** last_digits_count) # Convert the result into string format by reversing each part appropriately. str_result = ''.join([f"{digit}".zfill(last_digits_count)[-last_digits_count:] for digit in reversed(res)]) return num_digits, str_result[-last_digits_count:] # Example usage if __name__ == "__main__": p_value = 3021377 # Given prime number P total_digits, last_500_digits = calculate_mersenne_number(p_value) print(f"Total Number of Digits: {total_digits}") print(f"Last 500 Digits:\n{last_500_digits}") ``` 上述程序实现了两个功能模块——分别负责计算位数和提取指定长度尾部序列[^3]。 --- #### 三、总结说明 此方案综合运用了学理论简化复杂度较高的指环节,并借助编程技巧完成了必要的高精度过载支持。这种方法不仅适用于本题情境下超大规模值场景下的精确表达需求,在其他类似领域同样具备广泛适用价值。
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