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第五届蓝桥杯 Java B—— 矩阵翻硬币

March 9, 2019 • Read: 3697 • 算法阅读设置

小明先把硬币摆成了一个 n 行 m 列的矩阵。

随后,小明对每一个硬币分别进行一次 Q 操作。

对第 x 行第 y 列的硬币进行 Q 操作的定义:将所有第 i*x 行,第 j*y 列的硬币进行翻转。

其中 i 和 j 为任意使操作可行的正整数,行号和列号都是从 1 开始。

当小明对所有硬币都进行了一次 Q 操作后,他发现了一个奇迹 —— 所有硬币均为正面朝上。

小明想知道最开始有多少枚硬币是反面朝上的。于是,他向他的好朋友小 M 寻求帮助。

聪明的小 M 告诉小明,只需要对所有硬币再进行一次 Q 操作,即可恢复到最开始的状态。然而小明很懒,不愿意照做。于是小明希望你给出他更好的方法。帮他计算出答案。

【数据格式】
输入数据包含一行,两个正整数 n m,含义见题目描述。
输出一个正整数,表示最开始有多少枚硬币是反面朝上的。

【样例输入】
2 3

【样例输出】
1

【数据规模】
对于 10% 的数据,n、m <= 10^3;
对于 20% 的数据,n、m <= 10^7;
对于 40% 的数据,n、m <= 10^15;
对于 10% 的数据,n、m <= 10^1000(10 的 1000 次方)。

资源约定:
峰值内存消耗(含虚拟机) < 256M
CPU 消耗 < 2000ms

思路

最后一道编程题,有点水平的,还是要好好写写题解

考虑一般的情况,对于某个矩阵位置 $(x,y)$ 反向回推,$(x,y)$ 初始状态是正面向上的,经过若干次翻转行,列以后导致他变成反面向上,很明显,这个 "若干次",一定是奇数次

$x$ 的因子假设为 $x_1,x_2...x_p$,$y$ 的因子假设为 $y_1,y_2...y_q$,这些因子两两任意组合就能构成 $p\times q$ 个点。

也就是说,如果 $x$ 的因子个数 $p$ 乘以 $y$ 的因子个数 $q$ 为奇数,那么 $(x,y)$ 就是反面朝上的了。因为只有奇数 $\times$ 奇数 $=$ 奇数,所以要求 $x$ 的因子个数和 $y$ 的因子个数必须都为奇数。又因为只有完全平方数的因子个数为奇数,所以问题就转化成了,判断 $x$ 和 $y$ 是否同时是完全平方数。到这里已经可以拿 20% 的分了

由于 $n$ 和 $m$ 的范围太大,所以不能每个坐标去枚举是否是完全平方数。这里就要用到另一个重要的性质:$1-n$ 内完全平方数的个数为 $\sqrt {n}$ 个

$1-n$ 内完全平方数有 $x_1,x_2,...x_{\sqrt {n}}$,$1-m$ 内完全平方数有 $y_1,y_2,...,y_{\sqrt {m}}$,两两组合总共有 $\sqrt {n}\times \sqrt {m}$ 个点最终反面朝上

但是由于这题 $n$ 和 $m$ 太大,所以需要手动实现一个大数开根号的方法,其中还有一个性质:一个数的长度为 $n$,开方以后的数长度为 $\frac {n}{2}$

  • import java.math.BigInteger;
  • import java.util.Arrays;
  • import java.util.Scanner;
  • public class Main {
  • public static void main(String[] args) {
  • Scanner cin = new Scanner(System.in);
  • String n = cin.next();
  • String m = cin.next();
  • System.out.println(sqrt(n).multiply(sqrt(m)));
  • }
  • private static BigInteger sqrt(String s) {
  • int length = s.length();
  • int len = length % 2 == 0 ? length >> 1 : (length >> 1) + 1;
  • char[] arr = new char[len];
  • Arrays.fill(arr, '0');
  • BigInteger target = new BigInteger(s);
  • for (int pos = 0; pos < len; pos++) {
  • for (char c = '1'; c <= '9'; c++) {
  • arr[pos] = c;
  • BigInteger pow = new BigInteger(String.valueOf(arr)).pow(2);
  • if (pow.compareTo(target) == 1) {// pow bigger than target
  • arr[pos] -= 1;
  • break;
  • }
  • }
  • }
  • return new BigInteger(String.valueOf(arr));
  • }
  • }
Last Modified: March 10, 2019
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