UVA 10177 (2/3/4)-D Sqr/Rects/Cubes/Boxes? 简单数学题

求一个大小是N的正方形中正方形的个数S2,长方形的个数R2;

求一个棱长为N的正方体中正方体的个数S3,长方体的个数R3;

求一个边长为N的超正方体中超正方体的个数S4,超长方体的个数R4;

在以上结果中正方形不视为长方形。。。


首先对于S2和R2,

显然S2的个数为n*n + (n - 1)*(n - 1) + (n - 2)*(n - 2) + ... + 1*1 即边长为k的正方形的个数为 (n + 1 - k) * (n + 1 - k) 个

对于R2首先考虑整个正方形中可以得到的矩形的个数,考虑矩形左上角对应的是原正方形中的哪个,而右下角的对应的又是哪个

则可以知道对于以第 i 行 j 列的正方形作为左上角的矩形有  (n + 1 - i)*(n + 1 - j) 种;

那么 R2 = sigma(sigma(i*j)) - sigma(i*i) = n*n*(n + 1)*(n + 1) / 4 - n * (n + 1) * (2*n + 1) / 6

类似的可以知道  S3 = sigma(i*i*i) = n*n*(n + 1)*(n + 1) / 4;

R3 = sigma(sigma(sigma(i*j*k))) - sigma(i*i*i)  =  (n*(n + 1)/2)^3  -  n*n*(n + 1)*(n + 1) / 4;

S4 = sigma(i*i*i*i) = n * (n + 1) * (2*n + 1) * (3*n*n + 3*n - 1) / 30

R4 = sigma(sigma(sigma(sigma(i*j*k*r))))  - sigma(i*i*i*i)  = (n * (n + 1) / 2)^4 - S4;


代码如下:

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/*
 * Author: Gatevin
 * Created Time:  2014/7/7 21:36:38
 * File Name: test.cpp
 */
#include<iostream>
#include<sstream>
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#include<cmath>
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using namespace std;
const double eps(1e-8);
typedef long long lint;

int N;
long long S2[101];
long long R2[101];
long long S3[101];
long long R3[101];
long long S4[101];
long long R4[101];

int main()
{
    memset(S2, 0, sizeof(S2));
    memset(R2, 0, sizeof(R2));
    memset(S3, 0, sizeof(S3));
    memset(R3, 0, sizeof(R3));
    memset(S4, 0, sizeof(S4));
    memset(R4, 0, sizeof(R4));
    for(long long i = 0; i <= 100; i++)
    {
        long long tmp = (i * (i + 1)) / 2;
        S2[i] = (i * (i + 1) * (2*i + 1)) / 6;
        S3[i] = tmp * tmp;
        R2[i] = S3[i] - S2[i];
        R3[i] = S3[i]*tmp - S3[i];
        S4[i] = (i * (i + 1) * (2*i + 1) * (3 * i * i + 3 * i - 1)) / 30;
        R4[i] = S3[i]*S3[i] - S4[i];
    }
    while(cin>>N)
    {
        cout<<S2[N]<<" "<<R2[N]<<" "<<S3[N]<<" "<<R3[N]<<" "<<S4[N]<<" "<<R4[N]<<endl;
    }
    return 0;
}


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