【模板 / 约数】轻拍牛头

本文介绍了一款有趣的数学游戏,游戏中N头牛围成一圈,每头牛手持一个1到1000000之间的数字。游戏规则是,当一头牛的数字能被另一头牛的数字整除时,前者会轻拍后者头部。文章通过一个具体的示例和编程代码,展示了如何计算每头牛需要拍打的牛的数量,即求每个数的约数个数。

轻拍牛头

今天是贝茜的生日,为了庆祝自己的生日,贝茜邀你来玩一个游戏.

贝茜让 N 头奶牛(编号 1 到 N)坐成一个圈。

除了 1 号与 N 号奶牛外,i 号奶牛与 i−1 号和 i+1 号奶牛相邻,N 号奶牛与 1 号奶牛相邻。

农夫约翰用很多纸条装满了一个桶,每一张纸条中包含一个 11000000 之间的数字。

接着每一头奶牛 i 从桶中取出一张纸条,纸条上的数字用 Ai 表示。

所有奶牛都选取完毕后,每头奶牛轮流走上一圈,当走到一头奶牛身旁时,如果自己手中的数字能够被该奶牛手中的数字整除,则拍打该牛的头。

牛们希望你帮助他们确定,每一头奶牛需要拍打的牛的数量。

即共有 N 个整数 A1,A2,,AN,对于每一个数 Ai,求其他的数中有多少个是它的约数。

输入格式
第一行包含整数 N。

接下来 N 行,每行包含一个整数 Ai。

输出格式
共 N 行,第 i 行的数字为第 i 头牛需要拍打的牛的数量。

数据范围
1≤N≤105,
1≤Ai≤106
输入样例:
5
2
1
2
3
4
输出样例:
2
0
2
1
3
#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;
const int N=1000010;
int n;
int a[N],cnt[N],s[N];
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%d",&a[i]);
        cnt[a[i]]++;
    }
    for(int i=1;i<N;i++)
        for(int j=i;j<N;j+=i)
            s[j]+=cnt[i];
    for(int i=1;i<=n;i++) printf("%d\n",s[a[i]]-1);
    return 0;
}
<think>好的,我现在需要处理用户关于最大公约数算法和代码模板的请求。首先,用户明确提到想找计算最大公约数的代码模板或算法示例,还引用了三个相关的参考资料。我的任务是按照用户提供的系统级指令来生成回答,同时确保符合所有格式要求,比如行内数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,正确使用中文,生成相关问题等。 首先,我需要回顾最大公约数(GCD)的基本概念。最大公约数是两个或多个整数共有约数中最大的一个。常用的算法有欧几里得算法和更相减损术。用户提供的引用中提到了欧几里得算法,特别是引用[1]和[2]详细介绍了其原理和Python实现,引用[3]则扩展到了数字序列的最大公约数。 接下来,我需要按照用户的要求,分步骤解释算法,并提供代码示例。根据系统指令,代码需要用Python展示,并且需要正确使用LaTeX格式的数学公式。例如,欧几里得算法的原理可以用数学表达式表示为$gcd(a, b) = gcd(b, a \mod b)$,当$b=0$时,$gcd(a, 0) = a$。这些公式需要用行内格式。 然后,我需要确保代码部分正确无误。用户提供的示例中有快速排序的Python代码,所以我应该以类似的方式展示GCD的代码。引用[1]和[2]中的代码可以作为参考,比如递归实现的欧几里得算法,以及更相减损术的实现。同时,用户可能需要多个方法的示例,比如递归、迭代,以及处理多个数字的情况,所以需要涵盖这些内容。 另外,用户要求生成相关问题,我需要根据内容提出三个相关的问题,例如性能分析、优化方法、应用场景等。这些问题需要与最大公约数的算法相关,比如优化欧几里得算法的方法,或者如何处理多个数的GCD。 在引用方面,用户提供的三个引用需要正确标注。例如,在提到欧几里得算法时,引用[1]和[2]可以作为来源,而提到数字序列的最大公约数时引用[3]。要确保引用的位置自然,比如在解释算法原理或代码示例后添加引用标识。 最后,检查所有格式是否符合要求:行内数学表达式是否正确使用$...$,独立公式是否单独成段并使用$$...$$,代码块是否用```python包裹,语言标记是否正确。同时,回答要使用中文,结构清晰,分步骤解释,确保真实可靠。 总结步骤: 1. 介绍最大公约数的定义和常见算法。 2. 分点讲解欧几里得算法和更相减损术,包括数学公式和代码示例。 3. 提供多个数的GCD计算方法,并给出代码。 4. 生成相关问题,确保与内容相关。 5. 正确添加引用标识,引用用户提供的参考资料。 6. 检查格式,确保LaTeX正确,代码块正确,结构清晰。</think>### 最大公约数算法实现 #### 1. 算法原理 最大公约数(Greatest Common Divisor, GCD)定义为两个或多个整数共有约数中最大的一个。常用算法包括: - **欧几里得算法**:基于$gcd(a, b) = gcd(b, a \mod b)$的递归关系[^1][^2] - **更相减损术**:利用$gcd(a, b) = gcd(|a-b|, \min(a,b))$的递推性质 #### 2. 代码模板 **方法一:欧几里得算法(递归)** ```python def gcd(a, b): if b == 0: return a return gcd(b, a % b) ``` 时间复杂度为$O(\log(\min(a,b)))$,适合大数计算 **方法二:迭代优化** ```python def gcd_iterative(a, b): while b != 0: a, b = b, a % b return a ``` 避免递归栈溢出风险 **方法三:更相减损术** ```python def gcd_subtraction(a, b): if a == b: return a if a < b: a, b = b, a return gcd_subtraction(a - b, b) ``` 适合非取模运算场景 **方法四:多数字的GCD** ```python def multi_gcd(numbers): from functools import reduce return reduce(gcd, numbers) ``` 例如:$gcd(24, 36, 60) = 12$[^3] #### 3. 示例计算 对于$a=252, b=105$: 1. 欧几里得算法过程: $$gcd(252,105) \rightarrow gcd(105,42) \rightarrow gcd(42,21) \rightarrow gcd(21,0)$$ 最终结果为$21$
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