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查找幸运数字的算法

algorithm

我碰到了这个问题,如果数字的总和以及数字平方的和为质数,则称为幸运数字。A和B之间有多少个数字是幸运的?1 <= A <= B <= 10 18。我试过了

  • 首先,我生成了介于1和通过平方和得出的数字之间的所有可能的质数(81 * 18 = 1458)。

  • 我读了A和B,找出了可以通过将数字加起来生成的最大数字。如果B是2位数(最大数字是99,则为18)。

  • 对于介于1和1之间的每个质数。我应用了整数分区算法。

  • 对于每个可能的分区,我检查它们的数字平方和是否形成质数。如果是这样,则生成该分区的可能排列,并且如果它们处于范围内,则它们是幸运数字。


这是实现:

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<math.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>
long long luckynumbers;
int primelist[1500];

int checklucky(long long possible,long long a,long long b){
    int prime =0;
    while(possible>0){
            prime+=pow((possible%10),(float)2);
            possible/=10;
    }
        if(primelist[prime]) return 1;
        else return 0;
}
long long getmax(int numdigits){
        if(numdigits == 0) return 1; 
        long long maxnum =10;
             while(numdigits>1){
                        maxnum = maxnum *10;
                        numdigits-=1;
             }
         return maxnum;

}
void permuteandcheck(char *topermute,int d,long long a,long long b,int digits){
    if(d == strlen(topermute)){
            long long possible=atoll(topermute);
            if(possible >= getmax(strlen(topermute)-1)){  // to skip the case of getting already read numbers like 21 and 021(permuted-210

                if(possible >= a && possible <= b){

                    luckynumbers++;
                }
            }
    }
    else{
        char lastswap ='\0';
        int i;
        char temp;
        for(i=d;i<strlen(topermute);i++){
            if(lastswap == topermute[i])
                continue;
            else
                lastswap = topermute[i];
            temp = topermute[d];
            topermute[d] = topermute[i];
            topermute[i] = temp;

            permuteandcheck(topermute,d+1,a,b,digits);

            temp = topermute[d];
            topermute[d] = topermute[i];
            topermute[i] = temp;
        }

    }

}


void findlucky(long long possible,long long a,long long b,int digits){
    int i =0;
    if(checklucky(possible,a,b)){
        char topermute[18];
        sprintf(topermute,"%lld",possible);
        permuteandcheck(topermute,0,a,b,digits);
    }
}


void  partitiongenerator(int k,int n,int numdigits,long long  possible,long long a,long long b,int digits){
    if(k > n || numdigits > digits-1 || k > 9) return;
    if(k == n){

        possible+=(k*getmax(numdigits));

        findlucky(possible,a,b,digits);
        return;
    }
    partitiongenerator(k,n-k,numdigits+1,(possible + k*getmax(numdigits)),a,b,digits);
    partitiongenerator(k+1,n,numdigits,possible,a,b,digits);

}


void calcluckynumbers(long long a,long long b){
    int i;
    int numdigits = 0;
    long long temp = b;
    while(temp > 0){
        numdigits++;
        temp/=10;
    }

    long long maxnum =getmax(numdigits)-1;
    int maxprime=0,minprime =0;
    temp = maxnum;
    while(temp>0){
        maxprime+=(temp%10);
        temp/=10;
    }
    int start = 2;
    for(;start <= maxprime ;start++){
            if(primelist[start]) {
                partitiongenerator(0,start,0,0,a,b,numdigits);
            }
    }

}   
void generateprime(){
    int i = 0;
    for(i=0;i<1500;i++)
        primelist[i] = 1;
    primelist[0] = 0;
    primelist[1] = 0;
    int candidate = 2;
    int topCandidate = 1499;
    int thisFactor = 2;
    while(thisFactor * thisFactor <= topCandidate){
        int  mark = thisFactor + thisFactor;
        while(mark <= topCandidate){
            *(primelist + mark) = 0;
            mark += thisFactor;
        }
        thisFactor++;
        while(thisFactor <= topCandidate && *(primelist+thisFactor) == 0) thisFactor++;
    }

}
int main(){
        char input[100];
        int cases=0,casedone=0;
    long long a,b;
    generateprime();
        fscanf(stdin,"%d",&cases);
        while(casedone < cases){
        luckynumbers = 0;
                fscanf(stdin,"%lld %lld",&a,&b);
        int i =0;
               calcluckynumbers(a,b);
                casedone++;
        }

}

该算法太慢。我认为答案可以根据数字的性质找到。请分享您的想法。谢谢。


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2020-07-28

共1个答案

小编典典

出色的解决方案OleGG,但您的代码尚未优化。我对您的代码进行了以下更改,

  1. 它不需要在count_lucky函数中对k进行9 * 9 * i的处理,因为对于10000种情况,它将运行多次,相反,我通过开始和结束来减小了该值。

  2. 我已经使用ANS数组来存储中间结果。它看起来可能不多,但在10000多个案例中,这是减少时间的主要因素。

我已经测试了此代码,并通过了所有测试用例。这是修改后的代码:

    #include <stdio.h>

    const int MAX_LENGTH = 18;
    const int MAX_SUM = 162;
    const int MAX_SQUARE_SUM = 1458;
    int primes[1460];
    unsigned long long dyn_table[20][164][1460];
    //changed here.......1
    unsigned long long ans[19][10][164][1460];  //about 45 MB

    int start[19][163];
    int end[19][163];
    //upto here.........1
    void gen_primes() {
        for (int i = 0; i <= MAX_SQUARE_SUM; ++i) {
            primes[i] = 1;
        }
        primes[0] = primes[1] = 0;

        for (int i = 2; i * i <= MAX_SQUARE_SUM; ++i) {
            if (!primes[i]) {
                continue;
            }
            for (int j = 2; i * j <= MAX_SQUARE_SUM; ++j) {
                primes[i*j] = 0;
            }
        }
    }

    void gen_table() {
        for (int i = 0; i <= MAX_LENGTH; ++i) {
            for (int j = 0; j <= MAX_SUM; ++j) {
                for (int k = 0; k <= MAX_SQUARE_SUM; ++k) {
                    dyn_table[i][j][k] = 0;
                }
            }
        }
        dyn_table[0][0][0] = 1;

        for (int i = 0; i < MAX_LENGTH; ++i) {
            for (int j = 0; j <= 9 * i; ++j) {
                for (int k = 0; k <= 9 * 9 * i; ++k) {
                    for (int l = 0; l < 10; ++l) {
                        dyn_table[i + 1][j + l][k + l*l] += dyn_table[i][j][k];
                    }
                }
            }
        }
    }

    unsigned long long count_lucky (unsigned long long maxp) {
        unsigned long long result = 0;
        int len = 0;
        int split_max[MAX_LENGTH];
        while (maxp) {
            split_max[len] = maxp % 10;
            maxp /= 10;
            ++len;
        }
        int sum = 0;
        int sq_sum = 0;
        unsigned long long step_result;
        unsigned long long step_;
        for (int i = len-1; i >= 0; --i) {
            step_result = 0;
            int x1 = 9*i;
            for (int l = 0; l < split_max[i]; ++l) {
    //changed here........2
                step_ = 0;
                if(ans[i][l][sum][sq_sum]!=0)
                    {
                        step_result +=ans[i][l][sum][sq_sum];
                        continue;
                    }
                int y = l + sum;
                int x = l*l + sq_sum;
                for (int j = 0; j <= x1; ++j) {
                    if(primes[j + y])
                        for (int k=start[i][j]; k<=end[i][j]; ++k) {
                            if (primes[k + x]) {
                                step_result += dyn_table[i][j][k];
                                step_+=dyn_table[i][j][k];
                            }
                    }

                }
                 ans[i][l][sum][sq_sum] = step_;
    //upto here...............2
            }
            result += step_result;
            sum += split_max[i];
            sq_sum += split_max[i] * split_max[i];
        }

        if (primes[sum] && primes[sq_sum]) {
            ++result;
        }

        return result;
    }

    int main(int argc, char** argv) {
        gen_primes();
        gen_table();

    //changed here..........3
        for(int i=0;i<=18;i++)
            for(int j=0;j<=163;j++)
                {
                    for(int k=0;k<=1458;k++)
                            if(dyn_table[i][j][k]!=0ll)
                                {
                                    start[i][j] = k;
                                    break;                               
                                }

                    for(int k=1460;k>=0;k--)
                            if(dyn_table[i][j][k]!=0ll)
                                {
                                    end[i][j]=k;
                                    break;                               
                                }
                }
    //upto here..........3
        int cases = 0;
        scanf("%d",&cases);
        for (int i = 0; i < cases; ++i) {
            unsigned long long a, b;

            scanf("%lld %lld", &a, &b);
    //changed here......4
            if(b == 1000000000000000000ll)
                b--;
    //upto here.........4
            printf("%lld\n", count_lucky(b) - count_lucky(a-1));
        }
        return 0;

}

说明:

gen_primes()和gen_table()几乎可以自我解释。

count_lucky()的工作方式如下:

在split_max []中分割数字,只存储一位,几十个,几百个等位置的单位数字。这个想法是:假设split_map [2] = 7,所以我们需要计算结果

1在数百个位置中,所有00至99。

2在数百个位置上,所有00到99。

。。

在数百个位置中为7,所有00至99。

实际上,这是按照预先计算的位数和位数的平方和(在l循环中)完成的。对于此示例:和将在0到9 * i之间变化,平方和在0到9 * 9 * i之间变化…这是在j和k循环中完成的。在i循环中重复所有长度的操作

这就是OleGG的想法。

为了优化,考虑以下内容:

  1. 对于从0到9 * 9 * i的平方和而言,它是无用的,因为对于特定的数字和,它不会达到整个范围。就像如果i = 3并且总和等于5,那么平方和就不会在0到9 * 9 * 3之间变化。这部分使用预先计算的值存储在start []和end []数组中。

  2. 存储特定数字位数和特定数字在最高有效位的数值,并存储到特定的总和和平方的特定总和以进行存储。它太长,但仍约为45 MB。我相信这可以进一步优化。

2020-07-28