杨辉三角 x

杨辉三角是美丽的数学结晶，其结论往往多蕴含自然之美.

　　　　　　　　　　　　　　　　——以下内容均摘抄自题解.

例题:

洛谷P1762  偶数

正如这题所示，数据在n<=10^15的范围内则引导我们去寻找空间更节省，速率更高效的算法。

首先，很明显，杨辉三角之特点在于其行数即等于每行的数字数。因此，可以很容易使用求和公式求出1到n行一共有多少个数字。

其次，通过观察，可以发现，奇数个数比偶数个数更有规律，其规律在于：

1. 每行奇数个数一定为2^k（k为自然数）
2. 当行数恰为2^k（k为自然数）时，奇数个数为2^k，偶数个数为零
3. 当行数恰为2^k（k为自然数）时，奇数个数和恰为3^(k-1)
4. 更巧妙的是：这个规律能更加扩展到一个不为2^k的数上，因为每一个数，都能分解为若干项2^k的和的形式。

举个例子吧：当n=2333;

2333= 2048+256+16+8+4+1

通过暴力程序，我们可以找出2333的所有奇数个数为190985

那么，我们找出如下数字

行数 所有奇数个数

2048 177147

256 6561

16 81

8 27 4 9 1 1

我们可以巧妙发现：177147 + 6561*2 + 81*4 + 27*8 + 9*16 + 1*32恰好等于190985！

那么，通过以上的探索，我们就能通过对n的分解，求出奇数总个数。

所以，偶数总个数也就不难得出了。

1. 这样，我们就将一个看起来很困难的大量数求和，降级为极具规律性的数学公式求法。问题也顺理成章转化为如何将一个数分解为若干项2^k的和的形式。通过分析，我们知道算法的复杂度是O(logn)级的，足够通过所有的数据。
2. 这道题目构思精巧，逻辑严密，能够告诉我们规律的寻找是一个漫长的探索过程，但是一旦得出了规律，世间万物自然水落石出！这个算法的正确性能够通过数学证明的，此处不赘述。
3. 不要忘了膜题目要求的数字哦！

下面附探索规律的表格:

首先找规律什么的....(除了这个,其实也不一定对~~~~)

/*
                                         前　 前　       前    前
                                    每   i　  i     每   i　　 i
                                    排   排   排　　 排   排　　排
                                    偶   偶   偶　　 奇   奇   奇
                                    数   数   数　　 数   数　　数
                                    个   个   和　　 个   个   和
*/
                  1                 0    0    0　　 1    1　　  1
                 1 1                0    0    0　　 2    3　　  3
                1 2 1               1    1    2　　 2    5　　  5
               1 3 3 1              0    1    2　　 4    9　　  7
              1 4 6 4 1             3    4    16　　2    11　   9
            1 5 10 10 5 1           2    6    26　　4    15　  21
          1 6 15 20 15 6 1          3    9    58　　4    19    53
        1 7 21 35 35 21 7 1         0    9    58　　8    27　　128
      1 8 28 56 70 56 28 8 1        7    16   254　 2    29　　130
    1 9 36 84 126 126 84 36 9 1     6    22   746　 4    33　　150
　　　　　　　　 ......

大佬给出的:

// 行数 该行奇数 奇数和 偶数 偶数和   总数
    1     1     1     0    0        1
    2  (  2)    3     0    0        3
    3  (  2)    5     1    1        6
    4  (  4)    9     0    1        10
    5  (  2)   11     3    4        15
    6  (  4)   15     2    6        21
    7  (  4)   19     3    9        28
    8  (  8)   27     0    9        36
    9  (  2)   29     7    16       45
   10  (  4)   33     6    22       55
   16  ( 16)   81     0    55       136
   32  ( 32)  243     0    285      528
   64  ( 64)  729     0    1351     2080
  128  (128)  2187    0    6069     8256
  256  (256)  6561    0    26335    32896
  512  (512)  19683   0    111645   131328
 1024 (1024)  59049   0    465751   524800
 2048 (2048)  177147  0    1921029  2098176
 4096 (4096)  531441  0    7859215  8390656

下面附探索规律的辅助程序：

#include <cstdio>
using namespace std;

int t, i, j, ou, line, e, tot;
int mp[10005][10005];
int judge(int x)
{
    int v=1;
    while (v<x)
    {
        v *=2;
    }
    if (v==x) return 1;
    else return 0;
}
int main()
{//  Input an integer in 10000!
    scanf("%d",&e);
    mp[1][1]=1;
    ou = line = 0;
    tot = 1;
//行数(该行总数) 该行奇数 所有奇数 该行偶数 所有偶数 总数
    printf("    1     1      1     0     0     1\n");
    for (i=2; i<=e; ++i)
    {
        line=0;
        for (j=1; j<=i; ++j)
        {
            mp[i][j]=mp[i-1][j-1]+mp[i-1][j];
            if (mp[i][j]%2==0) ++line;
        }
        ou += line;
        tot += i;
        if (judge(i)==1)//保留该行可只查看N=2^k(k为自然数）的结果，若省略则查看所有结果
        printf("%5d %5d %5d %5d %5d %5d\n", i, i-line, tot-ou, line, ou, tot);
    }
    return 0;
}

附参考主程序：

#include <cstdio>
#define mo 1000003
using namespace std;

long long n, d, z, ans, a[55], b[55], v, p;
int i, t;
int main()
{
    scanf("%lld",&v);
    n = v;
    z = 1;
    d = z << 50; //因为2^50恰好大于10^15
    t = 50;
    while (n != 0)
    {
        if (n >= d)
        {
            n = n-d;
            a[++a[0]] = t; //将2^t 的t存入数组中
        }
        d /= 2;
        t--;
    }

    b[0] = 1;
    for (i=1; i<=a[1]; ++i)
        b[i]=(b[i-1]*3)%mo; //进行预处理，准备好3^t 的数字在数组b中

    for (i=1; i<=a[0]; ++i)
        ans += b[a[i]]*(long long)(z << i-1); //求所有奇数个数的和

    p = (((z+v%mo)*(v%mo))/2); //求和公式
    p %= mo;
    ans %= mo;
    if (p<ans) p += mo;
    p = (p-ans)%mo; //总个数减去所有奇数个数就是偶数个数了
    printf("%lld\n",p);
    return 0;
}