算法题解之容斥原理

算法题解之容斥原理我们有时候在解题的时候 将问题分成几个子问题 然后叠加 但是答案中有重复解 也就是这些子问题相互具有重叠的部分 如果不分成子问题那么无疑会使解题过程变得更加麻烦 这时候容斥原理可以帮助解决这一难题 容斥原理就是先将子集问题的解相加 然后减去重复的解 再加上减的过程中重复减的部分 依次递推 1 何谓容斥原理 nbsp 在计数时 必须注意没有重复 没有遗漏 为了使重叠部分不被重复计算 人们研究出一种新的

        我们有时候在解题的时候,将问题分成几个子问题,然后叠加,但是答案中有重复解,也就是这些子问题相互具有重叠的部分,如果不分成子问题那么无疑会使解题过程变得更加麻烦。这时候容斥原理可以帮助解决这一难题。容斥原理就是先将子集问题的解相加,然后减去重复的解,再加上减的过程中重复减的部分,依次递推。

1.何谓容斥原理

 在计数时,必须注意没有重复,没有遗漏。为了使重叠
部分不被重复计算,人们研究出一种新的计数方法,这种方法的基本思想是:先不考虑重叠的情况,把包含于某内容中的所有对象的数目先计算出来,然后再把计数时重复计算的数目排斥出去,使得计算的结果既无遗漏又无重复,这种计数的方法称为容斥原理。


        如果被计数的事物有A、B、C三类,那么,A类和B类和C类元素个数总和= A类元素个数+ B类元素个数+C类元素个数—既是A类又是B类的元素个数-既是A类又是C类的元素个数-既是B类又是C类的元素个数+既是A类又是B类而且是C类的元素个数。(A∪B∪C = A+B+C – A∩B – B∩C – C∩A + A∩B∩C)。因为当A+B+C之后,相当于把A和B的公共部分加了两次,所以需要减去,同理也将B和C的公共部分加了两次,A和C的公共部分加了两次,所以需要减去。但是在减的过程中多减了ABC的公共部分,所以需要加上,从而得到最终解。
        根据以上推理,将公式推导到一般化,公式如下:
                       算法题解之容斥原理


        

2.例题讲解

   2、3、5、7的倍数
                                                                算法题解之容斥原理
        题目大致意思是求求1-N中有多少个不是2或3或5或7的倍数。我们可以先解其反命题,即有多少个是2或3或5或7的倍数,最后用N相减即可。
        根据容斥原理:首先,我们先将问题转化为四个子命题,即2的倍数、3的倍数、5的倍数和7的倍数四个子命题,各自的结果就是N/2、N/3、N/5、N/7。但是2的倍数和3的倍数这两个解有重复的部分,那就是减去其两者相乘得到的数的倍数即可,同理其它任意两个数同理;然后加上任意三个乘积的倍数;接着减去四个数乘积的倍数即可。最后再用N减去前面求到的结果。
代码如下:

import java.util.*; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner sc=new Scanner(System.in); int n=sc.nextInt(); int total=(n/2+n/3+n/5+n/7)-(n/6+n/10+n/14+n/15+n/21+n/35)+(n/30+n/42+n/70+n/105)-n/210; int ans=n-total; System.out.println(ans); } } 



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