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  • 历届试题 矩阵翻硬币

    问题描述
      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。
    输入格式
      输入数据包含一行,两个正整数 n m,含义见题目描述。
    输出格式
      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
    数据规模和约定
      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)。
     

    题目解析:  
      1、从题目得知,如果一个硬币被翻转了奇数次后为正面朝上,那么它原始的状态一定是反面朝上。因此,我们需要统计所有翻转了奇数次硬币的个数。

      2、题目中的 “ 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 ”。我们可以试着逆向思索,对于一个横坐标为X的硬币而言,我们翻转哪些硬币会影响到它而使它翻转呢?由此我们可以得出,当翻转的硬币的横坐标为X的约数时,会影响到它的翻转。比如,X=9,那么翻转横坐标为 1、3、9的时候会影响到它的翻转。纵坐标情况同理。

        对于一个硬币,我们必须考虑到它的横坐标和纵坐标。假如,此硬币的横坐标翻转了5次,纵坐标翻转了6次,那么它总的翻转次数为 5 * 6 = 30 次。因此我们得到一个公式:总翻转次数 (count) = 横坐标翻转次数 (count_x) * 纵坐标翻转次数 (count_y)。我们一开始就指出,我们需要找到翻转了奇数次的硬币,因此,横坐标翻转次数和纵坐标翻转次数均为奇数时,总翻转次数才为奇数次。

      3、接下来我们需要考虑,哪些数有奇数个约数呢?答案是完全平方数。它为 1,4,9,16,25,36...... 即n的2次方,n为从1开始的正整数。

        从题目中得知,此时是一个 n * m 的矩阵,行号和列号都是从1开始。因此我们需要解决 1 到 n 之间完全平方数个数的问题。方法是求出sqrt(n),然后对它取整,即 1 - n 之间总共有 (int)(sqrt(n)) 个完全平方数。因此,反面朝上硬币的个数为横纵坐标完全平方数个数相乘,即 (int)((sqrt(n)) * (sqrt(m))) 。

      4、由于此题的数据是超大规模的。因此,我们需要解决大数开方、大数相乘和大数比较等问题。

        通常使用 String 来接受键盘输入大数,因为它的长度比较容易控制。而使用 java.math.BigInteger 包中的 BigInteger 类来存储大数据。它的原则是,只要计算机有足够的的内存,它就能存储多长位数的数。

       大数开方: 牛顿逼近法。

            如果一个数的位数为偶数,那么这个数的方根就有 n/2 位,如果一个数的位数为奇数,这个数的方根就有 n/2 + 1 位。

            比如 num=1000 ,那么它的位数为 4 ,即方根就有 2 位。我们从方根的最高位进行枚举。

              先枚举出它的十位:

                10 * 10 = 100 < 1000

                20 * 20 = 400 < 1000

                30 * 30 = 900 < 1000

                40 * 40 = 1600 > 1000

              则这个根的十位为 3 。

              再枚举它的个位:

                31 * 31 = 961 < 1000

                32 * 32 = 1024 > 1000

              则这个根的个位为 1 。即这个方根为 31 。

       大数相乘:调用 java.math.* 包中的 multiply 方法。比如 bigNum1.multiply(bigNum2)

    import java.math.*;
    import java.util.Arrays;
    import java.util.Scanner;
    
    public class BigNum {
    	public static void main(String[] args) {
    		Scanner sc = new Scanner(System.in);
    		String s1 = sc.nextLine();
    		String s2 = sc.nextLine();
    		System.out.println(bigSqrt(s1).multiply(bigSqrt(s2)));
    	}
    	
    	private static BigInteger bigSqrt(String num) {
             int length = num.length();     //被开方数的位数
             int sqrt_len = 0;            //开方数的位数
             if(length % 2 == 0){
            	 sqrt_len = length / 2;
             }else{
                 sqrt_len = length / 2 + 1;
             }
             BigInteger beSqrtNum = new BigInteger(num);
             char[] ch = new char[sqrt_len];            //记录开方数,开房数在数组中逆序存放
             Arrays.fill(ch, '0');                      //将ch数组初始化为'0'
             for(int i = 0; i < sqrt_len; i++){         //从开房数的最高位开始计算,使 每一位都转化为 开方数的平方且不大于被开方数
                 for(char j = '1'; j <= '9'; j++ ){
                	 ch[i] = j;
                     String s = String.valueOf(ch);
                     BigInteger sqrtNum = new BigInteger(s);
                     BigInteger squareNum = sqrtNum.multiply(sqrtNum);
                     if(squareNum.compareTo(beSqrtNum) == 1){     //大数比较问题
                         ch[i] -= 1;
                         break;
                     }
                 }
             }
             return new BigInteger(String.valueOf(ch));
         }
    }
    

      

    仅供参考...

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/-rainbow-/p/8666587.html
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