方阵(gcd+找规律)
发布日期:2021-05-07 02:28:37 浏览次数:22 分类:精选文章

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题目描述

广场上的小朋友们排成了整齐的方阵。具体来说,我们可以把每个小朋友看做是一个点,那么小朋友们就形成了 n × n n\times n n×n 的点阵。方阵中,小朋友 A A A和小朋友 B B B 互相可以看见,当且仅当二人之间的连线不经过别的小朋友,且他们之间的距离不超过 k k k (因为太远就看不见了)。我们想知道有多少对小朋友互相可以看见。 ( A , B ) (A,B) (A,B) ( B , A ) (B,A) (B,A) 算同一对。

例如 n = 2 , k = 2 n=2,k=2 n=2,k=2时答案为 6 6 6(距离为 1 1 1的有 4 4 4对,距离为 2 \sqrt 2 2 的有 2 2 2对)

现在我们想要知道,当 n = 1000 , k = 500 n=1000,k=500 n=1000,k=500时的答案是多少。由于答案过大,请回答对 1 0 9 + 7 10^9+7 109+7取模后的结果。

分析

如图所示,显然如果两个点之间会有交点,那么 △ A B C △ABC ABC △ A E F △AEF AEF会构成相似三角形,和第一个例子类似,那么就出现 g c d ( ∣ B C ∣ , ∣ A C ∣ ) > 1 gcd(|BC|,|AC|)>1 gcd(BC,AC)>1

在这里插入图片描述
因此令 a = a b s ( x 1 − x 2 ) , b = a b s ( y 1 − y 2 ) a=abs(x_1-x_2),b=abs(y_1-y_2) a=abs(x1x2),b=abs(y1y2),当且仅当 g c d ( a , b ) = 1 gcd(a,b)=1 gcd(a,b)=1时两点的连线才不会和其他点相交

然后就是找解的过程,如果我们通过每个坐标去枚举周围合法的点,这样的计算量很大,不妨找一下规律:每个点寻找其他点配对时合法方向只有八个,而且上下左右四个方向都是固定的,不难发现就是当 a = 0 a=0 a=0 b = 0 b=0 b=0时,特判这种情况,先对行考虑再对列考虑,这样的数量为 2 ∗ n ∗ ( n − 1 ) 2*n*(n-1) 2n(n1)

然后我们规定每个点只能向右和向下和其他点配对,因为其他两个方向的和其他点配对会重复,然后第一个点只能分别和下一行以及的第 i + 1 、 j + 1 i+1、j+1 i+1j+1个点配对,第二个点只能分别和下一行以及的第 i + 2 、 j + 2 i+2、j+2 i+2j+2个点配对…这样总的来说就是 2 ∗ ( n − i ) ∗ ( n − j ) 2*(n-i)*(n-j) 2(ni)(nj)

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using namespace std;#define fi first#define se second#define pb push_back#define ins insert#define lowbit(x) (x&(-x))#define mkp(x,y) make_pair(x,y)#define mem(a,x) memset(a,x,sizeof a);typedef long long ll;typedef long double ld;typedef unsigned long long ull;typedef pair
P;const double eps=1e-8;const double pi=acos(-1.0);const int inf=0x3f3f3f3f;const ll INF=1e18;const int Mod=1e9+7;const int maxn=2e5+10;int gcd[2020][2020];int main(){ //freopen("in.txt","r",stdin); //freopen("out.txt","w",stdout); ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0); int n=1000,k=500; for(int i=1;i<=n;i++) for(int j=1;j<=n;j++) if(!gcd[i][j]) for(int k=1;i*k<=n && j*k<=n;k++) gcd[i*k][j*k]=k; ll ans=0; for(int i=1;i<=n;i++) for(int j=1;j<=n;j++) if(gcd[i][j]==1 && i*i+j*j<=k*k) ans=(ans+2*(n-i)*(n-j))%Mod; ans=(ans+2*n*(n-1))%Mod; cout<
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