算法模板6：数学知识篇-优快云博客

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- 四. 数学知识

~~老牛镇楼~~

四. 数学知识

4.1 质数

试除法判定质数

bool is_prime(int x)
{
    if (x < 2) return false;
    for (int i = 2; i <= x / i; i ++ )
        if (x % i == 0)
            return false;
    return true;
}

试除法分解质因数

int primes[N], cnt;     // primes[]存储所有素数
bool st[N];         // st[x]存储x是否被筛掉

void get_primes(int n)
{
    for (int i = 2; i <= n; i ++ )
    {
        if (st[i]) continue;
        primes[cnt ++ ] = i;
        for (int j = i + i; j <= n; j += i)
            st[j] = true;
    }
}

线性筛法求素数

int primes[N], cnt;     // primes[]存储所有素数
bool st[N];         // st[x]存储x是否被筛掉

void get_primes(int n)
{
    for (int i = 2; i <= n; i ++ )
    {
        if (!st[i]) primes[cnt ++ ] = i;
        for (int j = 0; primes[j] <= n / i; j ++ )
        {
            st[primes[j] * i] = true;
            if (i % primes[j] == 0) break;
        }
    }
}

在这里插入图片描述

4.2 约数

试除法求所有约数

vector<int> get_divisors(int x)
{
    vector<int> res;
    for (int i = 1; i <= x / i; i ++ )
        if (x % i == 0)
        {
            res.push_back(i);
            if (i != x / i) res.push_back(x / i);
        }
    sort(res.begin(), res.end());
    return res;
}

约数个数和约数之和

如果 N = p1^c1 * p2^c2 * ... *pk^ck
约数个数： (c1 + 1) * (c2 + 1) * ... * (ck + 1)
约数之和： (p1^0 + p1^1 + ... + p1^c1) * ... * (pk^0 + pk^1 + ... + pk^ck)

4.3 快速幂

求 m^k mod p，时间复杂度 O(logk)。

int qmi(int m, int k, int p)
{
    int res = 1 % p, t = m;
    while (k)
    {
        if (k&1) res = res * t % p;
        t = t * t % p;
        k >>= 1;
    }
    return res;
}

在这里插入图片描述

4.4 辗转相除法

GCD 求最大公约数

int gcd(int big, int small)
{
    if (small > big) swap(big, small);
    int temp;
    while (small != 0){ //  辗转相除法
        if (small > big) swap(big, small);
        temp = big % small;
        big = small;
        small = temp;
    }
    return(big);
}

LCMc 求最小公倍数

int gcd(int big, int small)
{
    if (small > big) swap(big, small);
    int temp;
    while (small != 0){ //  辗转相除法
        if (small > big) swap(big, small);
        temp = big % small;
        big = small;
        small = temp;
    }
    return(big);
}

在这里插入图片描述

4.5几何计算

向量基本用法

struct node {  
    double x; // 横坐标  
    double y; // 纵坐标  
};  

typedef node Vector;

Vector operator + (Vector A, Vector B) { return Vector(A.x + B.x, A.y + B.y); }  
Vector operator - (Point A, Point B) { return Vector(A.x - B.y, A.y - B.y); }  
Vector operator * (Vector A, double p) { return Vector(A.x*p, A.y*p); }  
Vector operator / (Vector A, double p) { return Vector(A.x / p, A.y*p); }  

double Dot(Vector A, Vector B) { return A.x*B.x + A.y*B.y; } // 向量点乘  
double Length(Vector A) { return sqrt(Dot(A, A)); }  // 向量模长  
double Angle(Vector A, Vector B) { return acos(Dot(A, B) / Length(A) / Length(B)); }  // 向量之间夹角  

double Cross(Vector A, Vector B) { // 叉积计算 公式  
    return A.x*B.y - A.y*B.x;  
}  

Vector Rotate(Vector A, double rad) // 向量旋转 公式  {  
    return Vector(A.x*cos(rad) - A.y*sin(rad), A.x*sin(rad) + A.y*cos(rad));  
}  

Point getLineIntersection(Point P, Vector v, Point Q, Vector w) { // 两直线交点t1 t2计算公式   
    Vector u = P - Q;   
    double t = Cross(w, u) / Cross(v, w);  // 求得是横坐标  
    return P + v*t;  // 返回一个点  
}

求多边形面积

node G[maxn];  
int n;  

double Cross(node a, node b) { // 叉积计算  
    return a.x*b.y - a.y*b.x;  
}  


int main()  
{  
    while (scanf("%d", &n) != EOF && n) {  
        for (int i = 0; i < n; i++)   
            scanf("%lf %lf", &G[i].x, &G[i].y);  
        double sum = 0;  
        G[n].x = G[0].x;  
        G[n].y = G[0].y;  
        for (int i = 0; i < n; i++) {   
                sum += Cross(G[i], G[i + 1]);  
        }  
        // 或者  
            //for (int i = 0; i < n; i++) {  
                //sum += fun(G[i], G[（i + 1）% n]);  
            //}  
        sum = sum / 2.0;  
        printf("%.1f\n", sum);  
    }  
    system("pause");  
    return 0;  
}

判断线段相交

node P[35][105];     

double Cross_Prouct(node A,node B,node C) {     //  计算BA叉乘CA     
    return (B.x-A.x)*(C.y-A.y)-(B.y-A.y)*(C.x-A.x);      
}      
bool Intersect(node A,node B,node C,node D)  {  //  通过叉乘判断线段是否相交；           
    if(min(A.x,B.x)<=max(C.x,D.x)&&         //  快速排斥实验；      
       min(C.x,D.x)<=max(A.x,B.x)&&      
       min(A.y,B.y)<=max(C.y,D.y)&&      
       min(C.y,D.y)<=max(A.y,B.y)&&      
       Cross_Prouct(A,B,C)*Cross_Prouct(A,B,D)<0&&      //  跨立实验；      
       Cross_Prouct(C,D,A)*Cross_Prouct(C,D,B)<0)       //  叉乘异号表示在两侧；      
       return true;      
    else return false;      
}

求三角形外心

Point circumcenter(const Point &a, const Point &b, const Point &c) { //返回三角形的外心        
    Point ret;  
    double a1 = b.x - a.x, b1 = b.y - a.y, c1 = (a1*a1 + b1*b1) / 2;  
    double a2 = c.x - a.x, b2 = c.y - a.y, c2 = (a2*a2 + b2*b2) / 2;  
    double d = a1*b2 - a2*b1;  
    ret.x = a.x + (c1*b2 - c2*b1) / d;  
    ret.y = a.y + (a1*c2 - a2*c1) / d;  
    return ret;  
}

极角排序

double cross(point p1, point p2, point q1, point q2) {  // 叉积计算   
    return (q2.y - q1.y)*(p2.x - p1.x) - (q2.x - q1.x)*(p2.y - p1.y);  
}  
bool cmp(point a, point b)  {  
    point o;  
    o.x = o.y = 0;  
    return cross(o, b, o, a) < 0; // 叉积判断  
}  
sort(convex + 1, convex + cnt, cmp); // 按角排序, 从小到大