7-8 四平方和Java

博客围绕蓝桥杯第七届的四平方和问题,运用Java语言进行相关探讨,可能涉及该问题的Java实现思路、代码等信息技术相关内容。

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/*四平方和
四平方和定理,又称为拉格朗日定理:
每个正整数都可以表示为至多4个正整数的平方和。
如果把0包括进去,就正好可以表示为4个数的平方和。
比如:
5 = 0^2 + 0^2 + 1^2 + 2^2
7 = 1^2 + 1^2 + 1^2 + 2^2
(^符号表示乘方的意思)
对于一个给定的正整数,可能存在多种平方和的表示法。
要求你对4个数排序:
0 <= a <= b <= c <= d
并对所有的可能表示法按 a,b,c,d 为联合主键升序排列,最后输出第一个表示法
程序输入为一个正整数N (N<5000000)
要求输出4个非负整数,按从小到大排序,中间用空格分开
例如,输入:
5
则程序应该输出:
0 0 1 2
再例如,输入:
12
则程序应该输出:
0 2 2 2
再例如,输入:
773535
则程序应该输出:
1 1 267 838
资源约定:
峰值内存消耗(含虚拟机) < 256M
CPU消耗  < 3000ms
请严格按要求输出,不要画蛇添足地打印类似:“请您输入...” 的多余内容。
所有代码放在同一个源文件中,调试通过后,拷贝提交该源码。
注意:不要使用package语句。不要使用jdk1.7及以上版本的特性。
注意:主类的名字必须是:Main,否则按无效代码处理。
*/
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Scanner;
import static java.lang.Math.*;
public class _08四平方和 {
  static int N;
  static Map<Integer,Integer> cache=new HashMap<Integer,Integer>();

  public static void main(String[] args) {
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    N = sc.nextInt();
    for (int c = 0; c*c <=N/2 ; ++c) {
      for (int d = c; c*c+d*d <= N; ++d) {
        if(cache.get(c*c+d*d)==null)
          cache.put(c*c+d*d,c);
      }
    }
    for (int a = 0; a*a <=N/4 ; ++a) {
      for (int b = a; a*a+b*b<=N/2 ; ++b) {
        if(cache.get(N-a*a-b*b)!=null){
          int c = cache.get(N-a*a-b*b);
          int d=(int)sqrt(N-a*a-b*b-c*c);
          System.out.printf("%d %d %d %d\n",a,b,c,d);
          return;
        }
      }
    }
  }
}

 

### 实现平方和定理的Python代码 为了验证平方和定理,即任意自然数可以表示成最多个整数的平方之和,下面提供了一种通过穷举法来寻找符合条件的个整数的方法[^1]。 ```python #!/usr/bin/python3 # -*- coding: utf-8 -*- # @desc: 验证平方和定理 def find_four_squares(number): """ 查找给定自然数由个整数平方组成的组合。 参数: number (int): 用户输入的一个自然数 返回: tuple or None: 如果找到合适的个整数组合则返回该元组;否则返回None """ for x1 in range(int(number**0.5), -1, -1): for x2 in range(int((number-x1*x1)**0.5), -1, -1): for x3 in range(int((number-x1*x1-x2*x2)**0.5), -1, -1): x4 = (number-x1*x1-x2*x2-x3*x3)**0.5 if x4.is_integer(): return (x1, x2, x3, int(x4)) return None if __name__ == "__main__": try: num_input = int(input("请输入一个正整数:")) result = find_four_squares(num_input) if result is not None: print(f"{num_input}={result[0]}²+{result[1]}²+{result[2]}²+{result[3]}²") else: print("未找到满足条件的结果") except ValueError as e: print("输入错误,请确认您输入的是有效的正整数。") ``` 这段代码定义了一个`find_four_squares()`函数用于查找能够组成目标自然数n的最大可能值作为第一个变量x1,并依次减少直到最小可能性(-1),接着对于剩余部分继续尝试其他三个变量x2,x3,x4的可能性直至成功匹配或遍历结束。当找到了一组解时立即停止搜索并输出结果[^3]。
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