用 python 解 NOIP 競賽題


以下為2017年全國 NOIP 提高組復賽的第1題:

 

 

怎么樣,讀完題是不是感覺特別懵。—— 我是誰,我在哪里?

接下來我們來慢慢解析這道讓人摸不着頭腦的競賽題。

 

一、首先翻譯一下題的意思:

  • 假設,現在人民幣只有兩個幣種,面值你定
  • 對面值數字的要求是這兩個數字不能有公約數(除1這個公約數外)
       例如:2和5
  • 問用這兩個面值的錢,不能湊齊的最大的價錢是多少
  • 當然,前提是你有任意多的錢

是不是稍微要清晰一些了呢。

 

二、那我們接下來用python寫一個程序來完成這道題:

整個過程分兩步:

第一步:借助 python 找規律划范圍

 
 1 # 先找出能湊出來的金額
 2 def myFunc(a, b):  # 輸入a,b 兩個互素的面值
 3     c = 1  # 從1開始找出能湊出的金額
 4     while True:  # 不斷循環,電腦配置低的,請遠離,前方危險
 5         for i in range(c):
 6             an01 = a * i
 7             for j in range(c):
 8                 an02 = b * j
 9                 if an01 + an02 == c:  # 一旦找到能湊出當前金額c的i和j,打印出來
10                     # print(c, "=", a, '*', i, '+', b, '*', j)
11                     print(c,end='  ')
12         c += 1  # 金額不斷上漲,上不封頂
13 
14 
15 if __name__ == "__main__":
16     myFunc(3, 5)

結果為:

 

 

如果將面值設置為 7,5 呢

結果:

 

 

再如果換成 7,9

結果:

 

綜上:

  •  我們可以發現,不可組合的面值均集中在靠前的位置,但有多靠前,具體又在哪個位置呢?
  •  我們姑且假定這個數字就在 兩數的乘積 之內,而且事實也是這樣的。大家可以多試幾對數字,檢驗一下。

 

 

第二步:范圍找到后,我們再來考慮用 python 找出范圍內的不可組合的金額值:

  備注:上面的程序是一個死循環,需要手動結束程序,建議不懂操作的小伙伴謹慎運行(嘿嘿,你是不是已經入坑啦!)。但下面這個程序就不一樣了,小伙伴們盡管去運行吧。

 

 1 # 找出兩數乘積范圍內的可組合數據
 2 def myFunc(a, b):
 3     c = a * b
 4     my_list = []  # 創建存放所有組合出來的金額值
 5 
 6     # 找尋過程 -- 不斷對比
 7     for i in range(0, c):
 8         an01 = a * i
 9         for j in range(c):
10             an02 = b * j
11             if an01 + an02 <= c:  # 只找在乘積范圍內的組合,節省運算次數
12                 my_list.append(an01 + an02)  # 將符合的金額添加進目標列表
13     return list(set(sorted(my_list)))  # 返回經過去重和排序的目標列表
14 
15 
16 # 找到最大的那個不能組合的金額
17 def getMax(a, b):
18     my_list = myFunc(a, b)  # 調用找可拼湊數據函數得到目標列表
19     my_list.sort(reverse=True)  # 將目標列表反序排列
20 
21     # 判斷目標列表是否連續,並輸出斷點數中的最大值
22     y = my_list[0] + 1  # 創建對比參數
23     for x in my_list:
24         if x + 1 != y:
25             print(x, y)
26             break
27         y = x
28     return y - 1  # 返回最大斷點值
29 
30 
31 if __name__ == "__main__":
32     print(getMax(16, 27))

 


 結果為:

 

 

三、總結

不知道大家有沒有發現一個問題,這個最大不可組合數據似乎有一定的規律,規律為:

 

  c = a * b - a - b

 

 

( 其中的a 和 b 為你輸入的兩個互為素數的幣種面值,c為它們不能組合的金額 )
大家可以多試幾組數據,驗證一下。

 

而且我要悄悄告訴你的就是,這個公式可是一個牛哄哄的定理,名字叫:賽瓦維斯特定理

  賽瓦維斯特定理:

    已知a,b為大於1的正整數,(a,b)=1,則使不定方程 ax+by=c 無負整數解的最大整數c=abab   

    其中的 (a,b) 表示a和b的最大公約數

 

 

 

 

 

怎么樣,通過兩個程序,我們就很容易的解決了這個看起來不那么友好的競賽題。
此時,是不是覺得 python 很酷呢!

筆者會不定時的更新一些跟python相關又和數學相關的一些有趣的程序,喜歡就關注我吧。

 

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