51nod_1284(2 3 5 7的倍数问题)

本文介绍如何利用容斥原理计算1至N中非2、3、5、7倍数的数量,通过具体示例和代码展示了解题过程。

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给出一个数N,求1至N中,有多少个数不是2 3 5 7的倍数。 例如N = 10,只有1不是2 3 5 7的倍数。

Input

输入1个数N(1 <= N <= 10^18)。

Output

输出不是2 3 5 7的倍数的数共有多少。

Input示例

10

Output示例

1

解题思路:
先分别求有多少是2、3、5、7的倍数,设分别有a、b、c、d个。
然后分别求有多少是6(2和3最小公倍数)、10(2和5最小公倍数)、14(2和7最小公倍数)、

15(3和5最小公倍数)、21(3和7最小公倍数)、
35(5和7)最小公倍数的倍数,设分别有e、f、g、h、i、j个。
再分别求有多少是30(2、3、5最小公倍数)、
42(2、3、7最小公倍数)、70(2、5、7最小公倍数)、
105(3、5、7最小公倍数)的倍数,设分别有k、l、m、q个。
再求有多少是210(2、3、5、7最小公倍数)的倍数,设有o个,
最后,不是2、3、5、7的倍数的数字有:
[n-(a+b+c+d)+(e+f+g+h+i+j)-(k+l+m+q)+o]个

ac代码(1)

#include <iostream>
#include<stdio.h> 
using namespace std;
long long n,num,a,b,c,d,ab,ac,ad,bc,bd,cd,abc,abd,bcd,acd,abcd;
int main()
{
	scanf("%lld",&n);
	a=n/2;
	b=n/3;
	c=n/5;
	d=n/7;
	ab=n/6;
	ac=n/10;
	ad=n/14;
	bc=n/15;
	bd=n/21;
	cd=n/35;
	abc=n/30;
	abd=n/42;
	acd=n/70;
	bcd=n/105;
	abcd=n/210;
	num=a+b+c+d-ab-ac-ad-bc-bd-cd+abc+abd+acd+bcd-abcd;
	printf("%lld\n",n-sum);
	return 0;
}

这样写需要定义太多变量,下面给出改进。

思路和上面思路一样,只不过把式子综合起来。

   l令 a=n/2+n/3+n/5+n/7;
    b=n/6+n/10+n/14+n/15+n/21+n/35;
    c=n/30+n/42+n/70+n/105;
    d=n/210;

最终结果为:

[n-(a-b+c-d)]=[n-a+b-c+d];

ac代码(2)

#include<stdio.h>
using namespace std;
int main()
{
	long long n,num,a,b,c,d;
	scanf("%d",&n);
	a=n/2+n/3+n/5+n/7;
	b=n/6+n/10+n/14+n/15+n/21+n/35;
	c=n/30+n/42+n/70+n/105;
	d=n/210;
	num=a-b+c-d;
	printf("%lld\n",n-num);
	return 0;
}

本题应用了容斥原理。

要计算几个集合并集的大小,我们要先将单个集合的大小计算出来,然后减去两个集合相交的部分,再加回三个集合相交的部分,再减去四个集合相交的部分,以此类推,一直计算到所有集合相交的部分。

那么的面积就是集合A、B、C各自面积之和减去 ,  的面积,再加上的面积。

         由此,我们也可以解决n个集合求并的问题。

### 关于51Nod 3100 上台阶问题的C++解法 #### 题目解析 该题目通常涉及斐波那契数列的应用。假设每次可以走一步或者两步,那么到达第 \( n \) 层台阶的方法总数等于到达第 \( n-1 \) 层和第 \( n-2 \) 层方法数之和。 此逻辑可以通过动态规划来解决,并且为了防止数值过大,需要对结果取模操作(如 \( \% 100003 \)[^1])。以下是基于上述思路的一个高效实现: ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int MOD = 100003; long long f[100010]; int main() { int n; cin >> n; // 初始化前两项 f[0] = 1; // 到达第0层有1种方式(不移动) f[1] = 1; // 到达第1层只有1种方式 // 动态规划计算f[i] for (int i = 2; i <= n; ++i) { f[i] = (f[i - 1] + f[i - 2]) % MOD; } cout << f[n] << endl; return 0; } ``` 以上代码通过数组 `f` 存储每层台阶的结果,利用循环逐步填充至目标层数 \( n \),并最终输出结果。 --- #### 时间复杂度分析 由于仅需一次线性遍历即可完成所有状态转移,时间复杂度为 \( O(n) \)。空间复杂度同样为 \( O(n) \),但如果优化存储,则可进一步降低到 \( O(1) \): ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int MOD = 100003; int main() { int n; cin >> n; long long prev2 = 1, prev1 = 1, current; if (n == 0 || n == 1) { cout << 1 << endl; return 0; } for (int i = 2; i <= n; ++i) { current = (prev1 + prev2) % MOD; prev2 = prev1; prev1 = current; } cout << prev1 << endl; return 0; } ``` 在此版本中,只保留最近两个状态变量 (`prev1`, `prev2`) 来更新当前值,从而节省内存开销。 --- #### 输入输出说明 输入部分接受单个整数 \( n \),表示台阶数量;程序会返回从地面走到第 \( n \) 层的不同路径数目,结果经过指定模运算处理以适应大范围数据需求。 ---
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