2023年信奥赛C++提高组csp-s初赛真题及答案解析(阅读程序第2题)

2023年信奥赛C++提高组csp-s初赛真题及答案解析(阅读程序第2题)

第 2 题
cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
long long solve1(int n) {
    vector<bool> p(n + 1, true);
    vector<long long> f(n + 1, 0), g(n + 1, 0);
    f[1] = 1;
    for (int i = 2; i * i <= n; i++) {
        if (p[i]) {
            vector<int> d;
            for (int k = i; k <= n; k *= i) d.push_back(k);
            reverse(d.begin(), d.end());
            for (int k : d) {
                for (int j = k; j <= n; j += k) {
                    if (p[j]) {
                        p[j] = false;
                        f[j] = i;
                        g[j] = k;
                    }
                }
            }
        }
    }
    for (int i = sqrt(n) + 1; i <= n; i++) {
        if (p[i]) {
            f[i] = i;
            g[i] = i;
        }
    }
    long long sum = 1;
    for (int i = 2; i <= n; i++) {
        f[i] = f[i / g[i]] * (g[i] * f[i] - 1) / (f[i] - 1);
        sum += f[i];
    }
    return sum;
}
 
long long solve2(int n) {
    long long sum = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        sum += i * (n / i);
    }
    return sum;
}
 
int main() {
    int n;
    cin >> n;
    cout << solve1(n) << endl;
    cout << solve2(n) << endl;
    return 0;
}

假设输入的 n是不超过 1000000 的自然数,完成下面的判断题和单选题:

判断题
  1. 将第 15行删去,输出不变。()

    A. 正确 B. 错误

  2. 当输入为 10 时,输出的第一行大于第二行。()

    A. 正确 B. 错误

  3. (2 分) 当输入为 1000 时,输出的第一行与第二行相等。()

    A. 正确 B. 错误

单选题
  1. solve1(n) 的时间复杂度为()。

    A. O(nlog⁡ 2 ^2 2n) B. O(n) C. O(nlog⁡n) D. O(nlog⁡log⁡n)

  2. solve2(n) 的时间复杂度为()。

    A. O(n 2 ^2 2) B. O(n) C. O(nlog⁡n) D. O(n n ) \sqrt{n}) n ))

  3. 当输入为 5 时,输出的第二行为()。

    A. 20 B. 21 C. 22 D. 23

代码分析
  • solve1(n) 通过筛法标记每个数的最小质因数及其最高幂次,再利用公式递推计算除数之和 σ ( i ) \sigma(i) σ(i),最后求和。
  • solve2(n) 直接计算 ∑ i = 1 n i × ⌊ n / i ⌋ \sum_{i=1}^n i \times \lfloor n/i \rfloor ∑i=1ni×⌊n/i⌋,该和式等价于 ∑ k = 1 n σ ( k ) \sum_{k=1}^n \sigma(k) ∑k=1nσ(k)。
  • 两函数计算结果相同,时间复杂度分别为 O ( n log ⁡ log ⁡ n ) O(n \log \log n) O(nloglogn) 和 O ( n ) O(n) O(n)。
判断题答案
  1. B. 错误

    删去第15行(reverse(d.begin(), d.end());)后,d中i的幂次变为从小到大排列,会导致g[j]被错误地赋值为较小的幂次,进而使得后续计算的f[i](即除数之和)错误,输出改变。

  2. B. 错误
    solve1(n)和solve2(n)均计算 1 1 1 到 n n n 所有数的除数之和 ∑ k = 1 n σ ( k ) \sum_{k=1}^n \sigma(k) ∑k=1nσ(k),因此两行输出相等。当输入为 10 时,第一行等于第二行。

  3. A. 正确

    同理,当输入为 1000 时,两行输出相等。

单选题答案
  1. D. O(nloglogn)
    solve1(n) 的第一部分类似于筛法,仅处理 ≤ n \leq \sqrt{n} ≤n 的质数及其幂次,遍历倍数的总次数约为 n ∑ p ≤ n 1 / p = O ( n log ⁡ log ⁡ n ) n \sum_{p \leq \sqrt{n}} 1/p = O(n \log \log n) n∑p≤n 1/p=O(nloglogn),其余部分为 O ( n ) O(n) O(n),故总时间复杂度为 O ( n log ⁡ log ⁡ n ) O(n \log \log n) O(nloglogn)。

  2. B. O(n)
    solve2(n) 通过单层循环计算,循环次数为 n n n,每次操作 O ( 1 ) O(1) O(1),故时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n)。

  3. B. 21

    当输入为 5 时,solve2(5) 计算过程为:
    1 × ⌊ 5 / 1 ⌋ + 2 × ⌊ 5 / 2 ⌋ + 3 × ⌊ 5 / 3 ⌋ + 4 × ⌊ 5 / 4 ⌋ + 5 × ⌊ 5 / 5 ⌋ = 5 + 4 + 3 + 4 + 5 = 21 1 \times \lfloor 5/1 \rfloor + 2 \times \lfloor 5/2 \rfloor + 3 \times \lfloor 5/3 \rfloor + 4 \times \lfloor 5/4 \rfloor + 5 \times \lfloor 5/5 \rfloor = 5 + 4 + 3 + 4 + 5 = 21 1×⌊5/1⌋+2×⌊5/2⌋+3×⌊5/3⌋+4×⌊5/4⌋+5×⌊5/5⌋=5+4+3+4+5=21。


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#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
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#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
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