1 条题解

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    @ 2025-6-16 15:41:41

    解题思路

    1. 斐波那契数列:题目要求计算斐波那契数列的前10000项。斐波那契数列的定义为:F(1) = 1, F(2) = 1, F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n > 2)。

    2. 大数运算:由于斐波那契数列增长非常快,普通数据类型无法存储,因此需要使用大数类(HugeInt)来处理高精度计算。

    3. 结果计算:对于输入的n,根据其奇偶性进行不同计算:

      • 如果n是奇数,计算结果为:(2*F(n)^2 - 1)^2 * 4
      • 如果n是偶数,计算结果为:(2*F(n)^2 + 1)^2 * 4
    4. 格式化输出:结果需要按千分位格式输出(每三位用逗号分隔)。

    标程代码

    #include<cmath>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<cstdio>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    const int D = 10000;  // 大数类每四位一组
    
    // 大数类定义与实现
    class HugeInt
    {
        public:
        int len;           // 位数
        int a[2500];       // 每四位存储一个单元
        HugeInt();
        HugeInt operator+(const HugeInt&);
        HugeInt operator+(int);
        HugeInt operator-(const HugeInt&);
        HugeInt operator-(int);
        HugeInt operator*(const HugeInt&);
        HugeInt operator*(int);
        void output();
    };
    
    // 构造函数:初始化大数为0
    HugeInt::HugeInt()
    {
        len = 1;
        memset(a,0,sizeof(a));
    }
    
    // 大数加整数
    HugeInt HugeInt::operator+(int x)
    {
        HugeInt ret = *this;
        ret.a[0] += x;
        for(int i = 0; i < ret.len - 1 && ret.a[i] >= D; i++)
        {
            ret.a[i+1] += ret.a[i] / D;
            ret.a[i] %= D;
        }
    
        while(ret.a[ret.len-1] >= D)
        {
            ret.a[ret.len] += ret.a[ret.len-1] / D;
            ret.a[ret.len-1] %= D;
            ret.len++;
        }
        return ret;
    }
    
    // 大数加大数
    HugeInt HugeInt::operator+(const HugeInt &x)
    {
        HugeInt ret = *this;
        ret.len = max(ret.len, x.len);
        for(int i = 0; i < ret.len ; i++)
        {
            ret.a[i] += x.a[i];
            if(ret.a[i] >= D) { ret.a[i+1]++; ret.a[i] -= D; }
        }
        if(ret.a[ret.len] > 0) ret.len++;
        return ret;
    }
    
    // 大数减整数
    HugeInt HugeInt::operator-(int x)
    {
        HugeInt ret = *this;
        ret.a[0] -= x;
        for(int i = 0; i < ret.len && ret.a[i] < 0; i++)
        {
            ret.a[i+1] += (ret.a[i] - D + 1) / D;
            ret.a[i] -= (ret.a[i] - D + 1) / D * D;
        }
        while(ret.a[ret.len-1] == 0 && ret.len > 1) ret.len--;
        return ret;
    }
    
    // 大数减小数(假设被减数大于减数)
    HugeInt HugeInt::operator-(const HugeInt &x)
    {
        int i;
        HugeInt ret = *this;
        for(i = 0; i < x.len; i++)
        {
            ret.a[i] = ret.a[i] - x.a[i];
            if(ret.a[i] < 0) { ret.a[i+1]--; ret.a[i] += D; }
        }
        while(ret.a[i] < 0) { ret.a[i] += D; ret.a[++i]--; }
        while(ret.a[ret.len-1] == 0 && ret.len > 1) ret.len--;
        return ret;
    }
    
    // 大数乘整数
    HugeInt HugeInt::operator*(int x)
    {
        HugeInt ret = *this;
        ret.a[0] *= x;
        for(int i = 1; i < ret.len; i++)
        {
            ret.a[i] *= x;
            if(ret.a[i-1] >= D)
            {
                ret.a[i] += ret.a[i-1] / D;
                ret.a[i-1] %= D;
            }
        }
        while(ret.a[ret.len-1] >= D)
        {
            ret.a[ret.len] += ret.a[ret.len-1] / D;
            ret.a[ret.len-1] %= D;
            ret.len++;
        }
        while(ret.a[ret.len-1] == 0 && ret.len > 1) ret.len--;
        return ret;
    }
    
    // 大数乘大数
    HugeInt HugeInt::operator*(const HugeInt &x)
    {
        HugeInt ret;
        ret.len = len + x.len - 1;
        for(int i = 0; i < len; i++)
        {
            for(int j = 0; j < x.len; j++)
            {
                ret.a[i+j] += a[i] * x.a[j];
                if(ret.a[i+j] >= D)
                {
                    ret.a[i+j+1] += ret.a[i+j] / D;
                    ret.a[i+j] %= D;
                }
            }
        }
        if(ret.a[ret.len] > 0) ret.len++;
        while(ret.a[ret.len-1] == 0 && ret.len > 1) ret.len--;
        return ret;
    }
    
    // 格式化输出大数(每三位用逗号分隔)
    void HugeInt::output()
    {
        int i, j, k = 0;
        char str[10000];
        for(i = len - 1; i >= 0; i--)
            for(j = 1000; j > 0; j /= 10)
                str[k++] = a[i] / j % 10 + '0';
    
        for(i = 0; str[i] == '0'; i++);
        if(i == k) cout << "0" << endl;
        else if(k - i <= 3)
        {
            while(i < k) cout << str[i++];
            cout << endl;
        }
        else
        {
            int cnt = (k - i) % 3;
            if(cnt == 0) cnt = 3;
            for(j = i; j < i + cnt; j++) cout << str[j];
            for( ; j < k; j += 3) cout << ',' << str[j] << str[j+1] << str[j+2];
            cout << endl;
        }
    }
    
    // 预计算斐波那契数列的前10000项
    HugeInt fib[10002];
    
    int main()
    {
        // 初始化斐波那契数列
        fib[1] = fib[1] + 1;  // F(1) = 1
        for(int i = 2; i <= 10000; i++)
            fib[i] = fib[i-1] + fib[i-2];  // F(n) = F(n-1) + F(n-2)
        
        int n;
        while(cin >> n)
        {
            HugeInt ret;
            // 根据n的奇偶性进行不同计算
            if(n % 2) ret = fib[n] * fib[n] * 2 - 1;  // 奇数情况
            else ret = fib[n] * fib[n] * 2 + 1;       // 偶数情况
            ret = ret * ret * 4;  // 统一计算:结果的平方乘以4
            ret.output();  // 格式化输出结果
        }
        return 0;
    }
    

    代码解释

    1. HugeInt类:实现了大数的基本运算,包括加减乘。采用每四位一组的存储方式,提高计算效率。

    2. 斐波那契数列计算:使用动态规划方法预计算前10000项斐波那契数,存储在数组fib中。

    3. 结果计算

      • 对于奇数n,计算(2*F(n)^2 - 1)^2 * 4
      • 对于偶数n,计算(2*F(n)^2 + 1)^2 * 4
    4. 输出格式化:将结果转换为字符串,并按每三位添加一个逗号的格式输出。

    关键点说明

    1. 大数乘法优化:采用分块存储(每四位一组),减少乘法运算次数。

    2. 斐波那契数列的预计算:提前计算并存储所有可能用到的斐波那契数,避免重复计算。

    3. 奇偶性判断:根据n的奇偶性选择不同的计算公式,确保结果正确性。

    4. 千分位格式化:输出时自动添加逗号分隔符,符合题目要求的格式。

    这个标程能够高效处理大数计算,并正确输出结果,满足题目要求。

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    信息

    ID
    2473
    时间
    1000ms
    内存
    256MiB
    难度
    10
    标签
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