uva10791——Minimum Sum LCM(分解质因数)

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  1. 题意:给一个数字n,范围在[1,2^23-1],这个n是一系列数字的最小公倍数,这一系列数字的个数至少为2  
  2. 例如12,是1和12的最小公倍数,是3和4的最小公倍数,是1,2,3,4,6,12的最小公倍数,是12和12的最小公倍数………………  
  3. 那么找出一个序列,使他们的和最小,上面的例子中,他们的和分别为13,7,28,24……显然最小和为7  
  4. 首先假设我们知道了一系列数字a1,a2,a3……an,他们的LCM是n,那么什么时候他们是最优解呢,当他们两两互质的时候  
  5. 为了方便我们以两个数来说明问题。  
  6.     a和b的LCM是n,GCD是m,那么n=a/m*b , 它们的和就是sum=a+b;  
  7. 如果m不为1(即a和b不互质),那么我们为什么不优化一下,将a变为a=a/m呢?,改变后a和b的LCM依然是n,但是他们的和显然减少了  
  8. 所以我们得到最重要的一个性质,要想a1,a2,a3……an的和最小,要保证他们两两互质,只要存在不互质的两个数,就一定可以近一步优化  
  9. 那我们怎么保证两两互质呢?方法其实很简单,直接分解质因子  
  10. 例如24=2*2*2*3 , 只能分解为8和3,因为这里有3个2,这3个2必须在一起,如果分开了这3个2,这出现有两个数会有一个公共的质因子2,并且会使这两个数的LCM不是24  
  11. 再例如72=2*2*2*3*3,只能分为8和9,因为3个2和2个3都不能分开,他们必须在一次  
  12. 所以,我们将一个数n分解为质因子后,顺便做一个处理,在除干净一个质因子的同时,将他们乘起来作为一个因子,处理完后会得到多个因子,他们之间同样满足两两互质的性质  
  13. 然后是进一步的分析  
  14. 例如264600=8*27*25*49  , 只是由3个2,3个3,2个5,2个7,处理后得到的因子,那么8,27,25,49的LCM是264600,  
  15. 并且两两互质,他们还要不要处理呢?不需要了,直接将他们加起来就是我们要的答案!为什么呢?  
  16. 可以将8,27,25,49这些数字乘起来,无论怎样乘都好,最后得到的数字它们的LCM依然是n,但是乘起来再相加显然比直接相加要大得多!  
  17. 所以我们已经得到了这个问题的解法  
  18. 1.将一个数分解成质因子,将相同的因子乘起来作为一个处理后的因子  
  19. 2.将处理后得到的多个因子直接相加就是答案  
  20. 3.因为题目说只要需要两个数字,所以对于1和素数我们需要小心。对于素数,我们只能分解出一个因子就它自己,对于1一个因子都分解不出来(我们不把1当做因子),他们的答案都是n+1,因为只有1和n的LCM是n   
  21. */  
  22. 因此我们可以把n运用唯一分解定理进行分解,将其中的每一项相加即可。
  23. #include <iostream>  
  24. #include <stdio.h>  
  25. #include <math.h>  
  26.   
  27. using namespace std;  
  28.   
  29. int main()  
  30. {  
  31.     int k = 0,n;  
  32.     while(scanf("%d",&n) && n)  
  33.     {  
  34.         int f = 0;  
  35.         long long sum = 0;  
  36.         int m = (int)sqrt((double)n + 10);  
  37.         for(int i = 2; i <= m; i ++)  
  38.             if(n % i == 0)  
  39.             {  
  40.                 ++ f;  
  41.                 int t = 1;  
  42.                 while(n % i == 0)  
  43.                 {  
  44.                     t *= i;  
  45.                     n /= i;  
  46.                 }  
  47.                 sum += (long long)t;  
  48.             }  
  49.         if(f == 0)///素数  
  50.             sum = (long long)n + 1;  
  51.         else if(f == 1 || n != 1)  
  52.             sum += (long long)n;  
  53.         printf("Case %d: %lld\n",++ k,sum);  
  54.     }  
  55.     return 0;  
  56. }  

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