青少年编程知识记录 codecoming

【算法】扩展欧几里得算法

一、欧几里得算法

我们前面学过求最大公约数的算法:欧几里得算法(又叫辗转相除法) ,一般缩写是gcd,在C++中经常写成如下形式:

int gcd(int a,int b)     {        if(a%b==0)           return b;       else           return gcd(b,a%b);   }

原理就是代码中比较核心的 gcd(b,a%b),这个定理用文字描述就是:

用a除以b(这里是a>b,当然,在程序编程中,求两个数的最大公约数,可以不限a和b的大小,a<b也就是多一次循环)得到结果q和余数r,再用除数b除以余数r 再得到一个余数,再用除数除以余数,…如此循环,直到余数为0,那么此时的除数就是最大公因数。

想要证明gcd(a,b) = gcd(b,a%b),需要简单了解下面两个引理:

  • 若d是a和b的公约数,那么d也是b和c的公约数(c为a%b)

  • 若d是b和c的公约数(c为a%b),那么d也是a和b的公约数

这两个引理的是什么意思呢,拿第一个来说;

假设一个数d是a的因子,也就是a=m*d,同时也是b的因子,b=n*d,那么a%b = a-w*b =  (m-w*n)*d;

由此可得,a的因子集合、b的因子集合和c的因子集合是相同的;

然后利用上述定理当余数为0的时候,除数就是最大公约数;



二、扩展欧几里得算法

    从字面上看,扩展欧几里得算法就是把欧几里得算法进行了扩展,不仅能求a和b的最大公约数,还其他功能,比如:

  • 求ax+by=m的任意一组解,最小整数解。

  • 求模逆元(模反元素)



为了了解学习上面的公式,需要先了解一个裴属定理



作者:亿万年的星光 分类:C++知识 浏览:

【题解】大数取模

【题目描述】

求m%n。

【输入描述】

两个数,m和n。

【输出描述】

m模n的值。

【样例输入】

3

【样例输出】

2

【数据范围】

对于30%的数据, 1<m<10^18

对于70%的数据, m>10^18

【题解】求次方和

【题目描述】

    求解 (2^0 + 2^1 + 2^2+ ... + 2^n) % 2333

【输入描述】

    一行,一个整数n。

【输出描述】

    一行,表达式的正确结果

【样例输入】

2

【样例输出】

7

【数论】同余定理与同余方程

定义同余定理是数论中的一个重要概念。它的定义是这样的:给定一个整数m,如果两个整数a和b满足(a-b)能够被m整除,即(a-b)/m 得到一个整数,那么就成整数a和b对模m同余,记作a≡b(mod m)。对模m同余是整数的一个等价关系。简言之:两个整数同时除以一个整数得到的余数相同,则二整数同余。定理 两个整数a、b,若它们除以整数m所得的余数相等,则称a与b对于模m同余或a同余于b模m。  记作:a≡b (mod m),  读作:a同余于b
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【算法】前缀和与差分(3)二维数组前缀和

0.前言前面的一篇文章,介绍了一维数组的前缀和,这篇文章中,介绍一下二维数组的前缀和1.定义二维数组的前缀和就是按照二维数组求和。公式如下:那二维前缀和中一个f[i][j]表示的意思就是以(1,1)为左上角以(i,j)为右下角这个矩阵里面数的和,可以用下面的这个图表示f[i][j]就是红色框的部分。举个例子:1 2 4 3 5 1 2 4 6 3 5 9如果按照公式进行计算,结果是:1 &nb

【题解】数字的选择

【题目描述】

有n个非负整数,请从这n个非负整数中,选出m个数,在不改变m个数的顺序的情况下,构成一个新数列,要求该数列的中相邻两个数的差值绝对值的和尽可能小。

请问,这个最小的差值绝对值的和是多少?

比如:有5个数是2 1 8 5 9,如果从中选3个数,不改变顺序的情况下,要求相邻2个数的差值绝对值的和最小,选数方法可以是:2 1 5,差值绝对值的和是|1-2|+|5-1|=5。

【输入描述】

第1行输入2个整数,分别是n和m。(2≤m≤n≤100)

第2行,有n个非负整数,数字之间用空格隔开。

【输出描述】

按题意输出最小的差值绝对值的和。(本题保证计算出来的结果,在int的范围内)

【样例输入】

5 3  2 1 8 5 9

【样例输出】

5



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【题解】导弹拦截

【题目描述】

某国为了防御敌国的导弹袭击,发展出一种导弹拦截系统。但是这种导弹拦截系统有一个缺陷:虽然它的第一发炮弹能够到达任意的高度,但是以后每一发炮弹都不能高于前一发的高度。某天,雷达捕捉到敌国的导弹来袭。由于该系统还在试用阶段,所以只有一套系统,因此有可能不能拦截所有的导弹。

输入导弹的枚数和导弹依次飞来的高度(雷达给出的高度数据是不大于30000的正整数,每个数据之间至少有一个空格),计算这套系统最多能拦截多少导弹。

【输入描述】

第1行有1个整数n,代表导弹的数量。(n<=1000)

第2行有n个整数,代表导弹的高度。(雷达给出的高度数据是不大于30000的正整数)

【输出描述】

第一行:最多能拦截的导弹数;

第二行:要拦截所有导弹最少要配备的系统数。

【样例输入】

8  389  207  155  300  299  170  158  65

【样例输出】

6

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【题解】分糖果

【题目描述】

小A在生日这天收到了哥哥送来的一盒糖果,这盒糖果共有M个,小A要把这盒糖果放到N个盘子中(允许有盘子不放),请问,有多少种不同的放法?

请注意:数值相同,顺序不同,我们视为是相同的放法,比如,1 1 6,和1 6 1、6 1 1,我们视为是同一种放法。

【输入描述】

输入包含多组测试样例。每组输入的第一行是一个整数t,表示数据有多少组。(t<=10)

接下来t行,每行输入两个整数M和N,代表有糖果的数量和盘子的数量。

(M和N均≥0,且≤20)

【输出描述】

对于每对输入的M和N,输出有多少种放法。

【样例输入】

1  7 3

【样例输出】

8



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【题解】跳格子

【题目描述】

地面上有一排长度为n的格子1-n,每个格子上都有一个数xi,开始时你在位置0,每次你可以向前跳1-2格,然后取走格子上的数,直到跳到位置n+1。取走的数的和就是你的得分,现在你想知道你可能的最大得分是多少。

【输入描述】

一行四个整数n,A,B,C(n≤100000,0≤A,B,C≤10000),其中n表示格子的数量。x[i]由如下方式生成:
    for (int i = 1; i <= n; i++){
    int tmp = ((long long)A * i * i + B * i + C) % 20000;
    x[i] = tmp - 10000;
    }

【输出描述】

一行一个整数ans表示可能的最大得分。

【样例输入】

3 1 1 1

【样例输出】

-9993



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【题解】前缀最大值

【题目描述】

求一个数列的所有前缀最大值之和。

即:给出长度为n的数列a[i],求出对于所有1<=i<=n,max(a[1],a[2],...,a[i])的和。

比如,有数列:666 304 692 188 596,前缀最大值为:666 666 692 692 692,和为3408。

对于每个位置的前缀最大值解释如下:对于第1个数666,只有一个数,一定最大;对于第2个数,求出前两个数的最大数,还是666;对于第3个数,求出前3个数的最大数是692……其余位置依次类推,最后求前缀最大值得和。



由于读入较大,数列由随机种子生成。

其中a[1]=x,a[i]=(379*a[i-1]+131)%997。

【输入描述】

一行两个正整数n,x,分别表示数列的长度和随机种子。(n<=100000,x<997)

【输出描述】

一行一个正整数表示该数列的前缀最大值之和。

【样例输入】

5 666  Copy



【样例输出】

3408

【提示】

数列为{666,304,692,188,596},前缀最大值为{666,666,692,692,692},和为3408。



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