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CSP-J 2021 第一轮 第 32 题:程序(三):f[1]到f[100]中等于2的个数
题目
假设输入的 $x$ 是不超过 $1000$ 的自然数,完成下面的判断题和单选题:
#include <iostream>
using namespace std;
const int n = 100000;
const int N = n + 1;
int m;
int a[N], b[N], c[N], d[N];
int f[N], g[N];
void init()
{
f[1] = g[1] = 1;
for (int i = 2; i <= n; i++) {
if (!a[i]) {
b[m++] = i;
c[i] = 1, f[i] = 2;
d[i] = 1, g[i] = i + 1;
}
for (int j = 0; j < m && b[j] * i <= n; j++) {
int k = b[j];
a[i * k] = 1;
if (i % k == 0) {
c[i * k] = c[i] + 1;
f[i * k] = f[i] / c[i * k] * (c[i * k] + 1);
d[i * k] = d[i];
g[i * k] = g[i] * k + d[i];
break;
}
else {
c[i * k] = 1;
f[i * k] = 2 * f[i];
d[i * k] = g[i];
g[i * k] = g[i] * (k + 1);
}
}
}
}
int main()
{
init();
int x;
cin >> x;
cout << f[x] << ' ' << g[x] << endl;
return 0;
}
本小题
在执行完 init() 后,$f[1], f[2], f[3] \dots f[100]$ 中有()个等于 2。
选项
- A. 23
- B. 24
- C. 25
- D. 26
答案
C
题解
答案是 C.25。关键在于:f[i] 表示整数 i 的正因数个数,所以 f[i] = 2 当且仅当 i 是质数。
我们看程序如何计算 f:
i = 1:f[1] = 1,不符合条件。i是质数:if (!a[i])成立,程序直接令f[i] = 2。i是合数:程序利用质因数分解计算它的因数个数。
具体来说,如果 \[ i=p_1^{e_1}p_2^{e_2}\cdots p_r^{e_r}, \] 那么它的正因数个数为 \[ f[i]=(e_1+1)(e_2+1)\cdots(e_r+1). \]
内层循环的两种情况正好对应这个公式:
i % k != 0:乘上一个新的质因数k,因数个数翻倍,即f[i*k] = 2*f[i]。i % k == 0:设i中质因数k的指数为e,乘上k后指数变成e+1,于是
\[ f[i k]=\frac{f[i]}{e+1}(e+2), \] 这就是代码中除以 c[i*k] 再乘以 c[i*k]+1 的含义。
因此,只需数出 1~100 中的质数:
| 范围 | 质数 | 个数 |
|---|---|---|
| 1~20 | 2、3、5、7、11、13、17、19 | 8 |
| 21~40 | 23、29、31、37 | 4 |
| 41~60 | 41、43、47、53、59 | 5 |
| 61~80 | 61、67、71、73、79 | 5 |
| 81~100 | 83、89、97 | 3 |
总共 \(8+4+5+5+3=\boxed{25}\) 个。
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