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【Math】GCD XOR 证明
题目:Given an integer N, and how many pairs (A;B) are there such that: gcd(A;B) = A xor B where 1<=B<=A<=N.
首先先爆一发,妥妥超时。其实真相是我想打表找规律。结果没什么规律可循。
后来分析:要想让GCD(A,B)==(A^B),A和B一定是同样的位数(二进制)。因此打表方法可变为:(亦超时)
void init(){ int K=0; int last=0; for(int i=1;i<=MAX;i++) { if(!(i&(1<<K))) last+=(1<<K),K++; //j应该在i到 1111..11范围内 for(int j=i+1;j<=(last+(1<<K));j++) if((i^j)==gcd(i,j)) ans[j]++; } for(int i=1;i<=MAX;i++) ans[i]+=ans[i-1];}
显然打表范围仍然很大。 后来看到网上清一色的使用 (i^(i-j))==j来做的(j是i的因子),神啊,居然想到用j作为因数来枚举,但这个式子仍苦思不得其解。要用这个式子做,就要证明一个问题:为什么 i 和 i+k*j ,(k>=2)是不同位数的。
和同学讨论后得出如下证明:
设最大公约数为 j, 假设这两个数是b 和 b+k*j,(k>=2),设b的二进制数位数为C1,b+k*j的位数为C2,j的位数一定小于或等于C1,为C3。则k*j的位数一定大于或等于C3+1,(试想k=2时,k*j相比j左移了一位)。
若C1<C2,显然 b^(b+k*j)>b>=j,不满足。
若C1=C2,则b和b+k*j的最高不同位一定是b该位0,而b+k*j的那位为1。(最高不同位:10000和11000,最高不同位在左数第2位)。又由于b+k*j-b=k*j,因此这个最高不同位的位数一定大于j 的位数。因此 (b+k*j)^b>j,不满足。
若C1>C2.则(不可能有这个情况、、除非j为负数)。
综上所述,我们只需要枚举 b 和 b+1*j 是不是满足条件即可。
总结:能想到用j作为因数来枚举已经很神了,而在j的循环里面能想到只枚举 i 与 i-j就更神了。正解如下:
void init(){ for(int i=1;i<MAX;i++) for(int j=i+i;j<MAX;j+=i) if((j^(j-i))==i) ans[j]++;
//ans[j]只统计了与j相关的且满足条件的总对数 for(int i=1;i<=MAX;i++) ans[i]+=ans[i-1];}