【每日一题】【数学】小红的完全平方数 “现代汽车中国前瞻软件赛杯” 牛客周赛 Round 43 B题 C++

“现代汽车中国前瞻软件赛杯” 牛客周赛 Round 43 B题

小红的完全平方数

题目背景

“现代汽车中国前瞻软件赛杯” 牛客周赛 Round 43

题目描述

小红有一正整数 x x x,她可以进行任意次操作,每次将 x x x加上2,或者将 x x x减去2。

她现在想知道,如果将 x x x变为完全平方数,最少需要多少次操作呢,请你帮帮她吧。

输入格式

输入包含一行一个正整数 x x x,表示小红的数字 x ( 1 ≤ x ≤ 1 0 12 ) x(1\le x \le 10^{12}) x(1x1012)

输出格式

输出包含一行,表示最少的操作次数。

样例 #1

样例输入 #1

5

样例输出 #1

2
说明

可以进行两次 “+2” 操作,变为 9,是完全平方数。
也可以进行两次 “-2” 操作,变为 1,也是完全平方数。

做题思路

找到离 x x x最近的完全平方数。

a , b a,b a,b都是完全平方数且满足
a ≤ x ≤ b a\le x \le b axb

那么对式子开根号可得
a ≤ x ≤ b \sqrt{a}\le \sqrt{x} \le \sqrt{b} a x b

注意:完全平方数开根号为整数,而非完全平方数开根号为小数。

结合找到离 x x x最近的完全平方数。
容易得到
a = ⌊ x ⌋ \sqrt{a} = \lfloor \sqrt{x} \rfloor a =x
b = ⌈ x ⌉ \sqrt{b} = \lceil \sqrt{x} \rceil b =x

最后分为两种情况(已经带入上面的式子)

  1. x x x本身就是完全平方数,那么答案为0
  2. x x x不是完全平方数,答案为 min ⁡ ( x − ⌊ x ⌋ ∗ ⌊ x ⌋ ) , ( ⌈ x ⌉ ∗ ⌈ x ⌉ − x ) \min{(x-\lfloor \sqrt{x} \rfloor * \lfloor \sqrt{x} \rfloor),(\lceil \sqrt{x} \rceil*\lceil \sqrt{x} \rceil - x)} min(xx x ⌋),(⌈x x x)

实际上如果 x x x本身就是完全平方数 min ⁡ ( x − ⌊ x ⌋ ∗ ⌊ x ⌋ ) , ( ⌈ x ⌉ ∗ ⌈ x ⌉ − x ) \min{(x-\lfloor \sqrt{x} \rfloor * \lfloor \sqrt{x} \rfloor),(\lceil \sqrt{x} \rceil*\lceil \sqrt{x} \rceil - x)} min(xx x ⌋),(⌈x x x)必定为0,因为 a = x \sqrt{a} = \sqrt{x} a =x

最后因为答案是+2和-2产生,所有如果 ( x − ⌊ x ⌋ ∗ ⌊ x ⌋ ) % 2 = = 0 (x-\lfloor \sqrt{x} \rfloor * \lfloor \sqrt{x} \rfloor)\%2 == 0 (xx x ⌋)%2==0才对答案有贡献,否则不是答案。

时间复杂度分析

O ( 1 ) O(1) O(1)

代码

#include <iostream>
#include <cmath>
#define int long long
using namespace std;
signed main(){
    int x;cin >> x;
    int f = sqrt(x) , l = sqrt(x)+1;
    int ans = 0x3f3f3f3f;
    if((x - f*f)%2==0)ans = min(ans,x-f*f);
    if((l*l-x)%2==0)ans = min(ans,l*l-x);
    cout << ans/2;
}
### 关于周赛 Round 80 的相关信息 目前并未找到具体针对周赛 Round 80 的官方解或比详情文档。然而,基于以往的比模式和惯例[^1],可以推测出此类事通常包含若干算法目,覆盖基础数据结构、动态规划、贪心策略以及图论等领域。 #### 可能涉及的内容范围 1. **签到 (A )** 这类目一般较为简单,旨在测试选手的基础编程能力。例如简单的数学计算或者字符串处理问。 2. **中级难度 (B 到 D )** 中级难度的目往往需要一定的算法设计能力和复杂度分析技巧。比如: - 动态规划优化问; - 贪心算法的应用场景; - 图遍历与最短路径求解; 3. **高阶挑战 (E 或更高)** 对于更复杂的目,则可能涉及到高级的数据结构操作(如线段树、并查集)、组合数学推导或者其他领域内的难解决方法。 以下是根据过往经验给出的一个假设性的例子来展示如何解答类似的竞: ```python def solve_example_problem(n, m): """ 假设这是一个关于矩阵填充的问, 给定 n 行 m 列大小的空间,按照某种规则填充值。 参数: n -- 矩阵行数 m -- 矩阵列数 返回值: result_matrix -- 完成后的二维列表形式的结果矩阵 """ # 初始化结果矩阵为全零状态 result_matrix = [[0]*m for _ in range(n)] value_to_fill = 1 direction_changes = [(0,1),(1,0),(0,-1),(-1,0)] # 方向变化顺序:右->下->左->上 current_direction_index = 0 row,col=0,0 while True: try: if not(0<=row<n and 0<=col<m): raise IndexError() if result_matrix[row][col]==0: result_matrix[row][col]=value_to_fill value_to_fill+=1 next_row,next_col=row+direction_changes[current_direction_index%len(direction_changes)][0],\ col+direction_changes[current_direction_index%len(direction_changes)][1] if any([not(0<=next_row<n), not(0<=next_col<m), bool(result_matrix[next_row][next_col])]): current_direction_index +=1 else: row,col=next_row,next_col except Exception as e: break return result_matrix if __name__ == "__main__": test_result=solve_example_problem(4,5) for line in test_result: print(line) ``` 上述代码片段展示了如何通过模拟实现一个螺旋状填充整数值至指定尺寸矩形中的过程作为示范案例之一[^4]。 ####
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