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  • [CQOI2014]数三角形 题解(找规律乱搞)

    题面

    其实这道题不用组合数!不用容斥!

    只需要一个gcd和无脑找规律(滑稽

    乍一看题目,如果单纯求合法三角形的话情况太多太复杂,我们可以从局部入手,最终扩展到整体。

    首先考虑这样的情况:

    类似地,我们把三角形三个顶点都在网格边界上,且网格内任意一条线都可以把三角形切成两部分的情况,称为完全覆盖。

    下面这种就不算:

    不难发现每个顶点在格点上的三角形,都有且仅有一个被它完全覆盖的网格。
    所以可将原问题转化为:求出矩形中所有子矩形的完全覆盖三角形数。

    又因为完全覆盖三角形数只与子矩形大小有关,与其位置无关,

    而且手模一下可以发现

    一个(n*m)的矩形内,大小为(i*j)的子矩形个数为((n-i+1)*(m-j+1))

    所以接下来只要求解一定长宽矩形内 完全覆盖三角形的的个数即可

    然后观察可得 (迄今为止我似乎没有用除了观察之外的方法证明过东西)

    如果三角形XYZ完全覆盖矩形ABCD,那么它至少有一端点在ABCD的角上。

    那么接下来就可以按照 XYZ有几个端点在矩形角上分类讨论。
    设矩形长为i,宽为j。

    • 一个端点在角上

    角的选择有4种,三角形另外两端点必在两边上,共有((i-1)*(j-1))种。

    所以这部分答案为(4*(i-1)*(j-1))

    • 两个端点在角上

    第一种:

    答案:(i-1)

    第二种:

    答案:(j-1)

    第三种:

    三角形有一条边与矩形对角线重合。

    此时三角形剩下那个端点除了四个角以及它的对边上的格点之外,可以随便放。
    那么这条对边(即矩形的一条对角线)上有几个格点呢?

    (gcd(i,j)-1)个。(不包括对边的两个端点)

    答案:((i+1)*(j+1)-4-gcd(i,j)+1)

    • 三个端点在角上

    显然4种。

    另外,以上三种情况都可以对称过去得到不同的方案,所以(*2)

    化简可得(ans=6*i*j-2*gcd(i,j))

    复杂度:(O(mnlog^{m+n}))

    #include<cstdio>
    #include<iostream>
    #include<cstring>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    ll m,n;
    int gcd(int x,int y)
    {
    	if(!y)return x;
    	return gcd(y,x%y);
    }
    int main()
    {
    	scanf("%lld%lld",&m,&n);
    	ll ans=0;
    	for(int i=1;i<=n;i++)
    		for(int j=1;j<=m;j++)
    			ans+=(6*i*j-2LL*gcd(i,j))*(n-i+1)*(m-j+1);
    	cout<<ans<<endl;
    	return 0;
    }
    
    

    本文主要参考:https://www.luogu.org/blog/suwakow/solution-p3166

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