程式設計之美 題目2 大神與三位小夥伴

2021-06-30 16:26:07 字數 2713 閱讀 1693

因為方案數可能非常大,大神同學希望知道挑選紀念品的方案數模10^9+7之後的答案。

輸入 第一行包括乙個數t,表示資料的組數。

接下來包含t組資料,每組資料一行,包括乙個整數n。

輸出 對於每組資料,輸出一行「case x: 」,其中x表示每組資料的編號(從1開始),後接乙個數,表示模10^9+7後的選擇紀念品的方案數。

資料範圍

小資料:

1<=t<=10

1<=n<=100

大資料:

1<=t<=1000

1<=n<=10^18

樣例解釋

對於第二組資料,合法的方案有以下幾種,(x,y,z)表示選擇了a類紀念品中價值為x的,b類紀念品中價值為y的,c類紀念品中價值為z的。

(1,1,1): 3*3*3=27種

(1,2,3): 3*2*1=6種

(1,3,2): 3*1*2=6種

(2,1,3): 2*3*1=6種

(2,2,2): 2*2*2=8種

(2,3,1): 2*1*3=6種

(3,1,2): 1*3*2=6種

(3,2,1): 1*2*3=6種

(3,3,3): 1*1*1=1種

一共27+6+6+6+8+6+6+6+1=72種選擇紀念品的方案

注意,如(1,1,2), (2,3,3), (3,1,3)都因為恰好選擇了兩件價值相同的紀念品,所以並不是一種符合要求的紀念品選擇方法。

樣例輸入

2 1 3

樣例輸出

case 1: 1

case 2: 72

#include

using namespace std;

long

long mode(long

long x)

int main()

for(int i = 1; i <= n; i++)}}

sum = mode(sum);

cout << "case "

<< m << ": "

<< sum

0;}

結果ac|tle

其中中間結果mod很重要

第乙個**小資料ac,但大資料超時

開始這樣寫一直是wt|tle

#include

using namespace std;

int main()else

continue;}}

}cout<<"case "

<1

<<": "

<<"pause");

return

0;}

後來想推公式,發現網上有個寫的特別詳細:

1.先計算所有情況:

(1,1,1) n*n*n

(1,1,2) n*n*(n-1)

(n,n,n) 1*1*1

全部加起來就是(1+2+…+n)^3(注:本文中所有^表示冪,而不是異或),

同時,1+2+..+n=n*(n+1)/2,

所以,(1+2+…+n)^3=(n*(n+1)/2)^3。

2.排除掉有兩個及以上的同樣價值的:

就會有(x,x,i),(x,i,x)(i,x,x) 三種情況(1 <= x,i <= n)。

所以可以得出一共有(1^2+2^2+3^2+…+n^2)*(1+2+…+n)*3,

又因為1^2+2^2+3^3+…+n^2=n*(n+1)*(2*n+1)/6,

所以(1^2+2^2+3^2+…+n^2)(1+2+…+n)*3=n(n+1)(2*n+1)/6*n(n+1)/2*3。

3.把三個相同的加回來:

那就是1^3+2^3+…+n^3,

而這個又等於(1+2+…+n)^2,

同時,1+2+..+n=n*(n+1)/2,

就可以再簡化為(n*(n+1)/2)^2。

但是要注意的是,這些在第2中情況裡被算了3次!

所以乘三!

4.得出最後結果

經過化簡為(n*(n+1)/2)^3-n*n*(n+1)(n+1)(n-1)/2

然後想的就是如何計算這個公式,乘法的時候下面有分母,一般處理這樣

的情況會

使用逆元,但這個題目有點特殊

n最大為10^18,那麼不會爆long long,n*n會爆unsigned long long,根據上

面的公式

可以想到分奇數和偶數討論。

具體實現見**:

#include

#include

#include

using namespace std;

const int

mod = 1e9+7;

int main()

else

tmp = t1 * t2 % mod;

ans = tmp * tmp % mod * tmp % mod;

tmp = tmp * (n % mod) % mod * ((n + 1) % mod) % mod * ((n - 1) % mod) % mod;

ans = (ans - tmp + mod) % mod;

cout << ans << endl;

}return

0;}

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