【算法】数论基础——约数个数定理、约数和定理 python

目录


前置知识

需要掌握:唯一分解定理(算术基本定理)


约数

约数,即因数,定义为:
如果一个整数a可以被另一个整数b整除(即 a mod b = 0),那么b就是a的一个约数。


约数个数定理

假设有一个正整数,它可以进行质因数分解为:

其中p1,p2,······,Pk是不同的质数,而e1,e2,······,ek是对应的指数。
根据约数个数定理,n的正约数个数d(n)可以通过以下公式计算:

d(n)=(e1+1)×(e2+1)×······×(ek+1)

公式怎么得来?

解释:(组合数学乘法原理)
每个质因数 pi 可以在约数中出现从 0 到 ei 次,因此有 ei+1 种选择。
所有这些选择相互独立,因此总的约数个数就是所有质因数的不同选择方式的乘积。


拿数字举几个实例:



约数和定理

求所有约数的和:



好了,实际运用的时候到了

实战演练

阶乘约数 https://www.lanqiao.cn/problems/1020/learning/?page=1&first_category_id=1&problem_id=1020

思路分析:

可以借助唯一分解定理约数个数定理 解决本题

将 100!转化为多个质数乘积的形式,(对2-100使用唯一分解定理即可

再使用约数个数定理可得ans

题解code:

python 复制代码
from collections import defaultdict

# 唯一分解定理
def prime_factors(n):
    factors = []
    for i in range(2, n + 1):
        while n % i == 0:
            factors.append(i)
            n //= i
        if n == 1:
            break
    return factors

# 计数
res = []
for i in range(2, 101):
    res += prime_factors(i)
cnt = defaultdict(int)
for i in res:
    cnt[i] += 1

# 约数个数定理
ans = 1
for i in cnt.values():
    ans *= (i + 1)
print(ans)

总结

约数个数定理是数论中的一个重要定理,它提供了一种有效的方法来计算一个正整数的正约数(或因数)的数量。
约数和定理(也称为因数和公式)是数论中的一个重要概念,它提供了一种计算一个正整数的所有正约数之和的方法。


END
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