UVA12716 GCD(a, b)= a^b的结论

本文探讨了在特定条件下GCD(a,b)与a^b的关系,并给出了一种求解特定数学问题的有效算法实现。

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题目大意:给定N,规定1<=B<=A<=N,问有多少对A,B能使得GCD(a, b) = A ^ B,N的范围是三千万,时间范围5000ms

  • 这道题需要证明一个结论
    当b⩽a时,当b\leqslant a时,ba,GCD(a,b)⩽a−b⩽a⊕bGCD(a,b)\leqslant a-b\leqslant a\oplus bGCD(a,b)abab
    左边的不等号显然成立;考虑右边,根据异或的运算法则,将a和b都转换成二进制,从右往左看,如果对应位置相同,那么异或结果为0,作差也为0;如果不同,如果a位置上为1,那么作差结果为1,异或结果也是1,如果a位置上是0,那么作差结果为1,异或结果也是1,但是会牵扯到上一位,可能会因为借位导致异或结果为1,而作差仍然是0
  • 因为异或是同出0,异出1,而作差在当前位置上也是同出0,异出1,但是会影响上一位,也就是说,异或可能导致变大或不变,但作差只能导致变小,所以右边不等号成立
  • 数学推导可能要查阅相关资料吧,不清楚这个在哪本书里面有详细推导过程。理解到这里,记住结论我认为就可以了
  • 那么知道了这个结论,题目中说GCD(a, b)=a^b,根据不等式,他们应该相等
    这道题,因为时间限制比较宽,我们枚举每个因子c,c就是GCD(a,b),通过c找a,如果满足b=a-c,那么就是一个可行解,预处理,把可行解都放在一个数组中,最后累加得到每一个答案
#include <iostream>
using namespace std;
const int MAXN = 3e7 + 10;
int Data[MAXN];
int main(){
	int t, n;
	for(int c=1;c<=MAXN;c++){
		for(int a=2*c;a<=MAXN;a+=c){
			int b = a - c;
			if(c == (a ^ b)) Data[a]++;
		}
	}
	for(int i=1;i<=MAXN;i++){
		Data[i] += Data[i-1];
	}
	cin >> t;
	for(int i=1;i<=t;i++){
		cin >> n;
		cout << "Case " << i << ": " << Data[n] << "\n";
	}
	return 0;
}
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