e-olymp 8666. Коровий котильон

Задача

В коровьем котильоне — причудливом танце весны — участвуют коровы (обозначаются $ «\gt»$) и быки (обозначаются $ «\lt»$), они кланяются друг другу во время танца. Схематически обозначим пару кланяющихся животных следующим образом: $ «\gt \lt»$. Иногда вторая пара скота может находиться между кланяющейся парой: $ «\gt \gt \lt \lt»$.

Иногда и большее количество коров и быков встречается на танцевальной площадке: $ «\gt \gt \lt \lt \gt \lt»$ (имеется вторая пара кланяющихся коров справа). Сложные аранжировки могут быть совершенно легальными танцевальными образованиями:

Фермер Джон замечает, что бездомная корова иногда пробирается в группу и разбалансирует ее: $ «\gt \gt \lt \lt \lt \lt»$. Это строго запрещено; Фермер Джон хочет наказать нарушителей.

Фермер Джон скопировал данные о том, как $500$ коров участвуют в танцевальной линии, и задался вопросом, правильно ли уравновешена танцевальная линия (то есть весь скот может быть спарен как минимум одним способом чтобы правильно кланяться друг другу). Он скопировал только направление, в котором кланялась каждая корова, без каких-либо лишних пробелов, чтобы можно было определить, какая корова какому быку кланяется. Строки похожи на пример из предыдущего абзаца: «>><&lt». Фермер Джон хочет чтобы Вы написали программу, определяющую правильность танцевальной линии.

Фермер Джон имеет $n$ записей танца $P_{i}$ состоящих из символов $ «\gt»$ и $ «\lt»$;’ различной длины $K_{i} (1 \leqslant K_{i} \leqslant 200)$. Выведите «legal» для тех строк, которые содержат правильные пары кланяющихся коров и «illegal» иначе.

Входные данные

Первая строка содержит одно число $n$ $(1 \leqslant n \leqslant 1000)$. Каждая из следующих $n$ строк содержит число и строку из $K$ символов $ «\gt»$ и $ «\lt»$: $K_{i}$и $P_{i}$.

Выходные данные

Выведите в каждой строке «legal» или «illegal» в зависимости от того, содержит ли соответствующая входная строка допустимую конфигурацию.

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 2
6 >><<><
4 ><<>
legal

illegal

2 3
8 <>><><><
6 ><>><<
9 >><>><<><
illegal
legal
illegal
3 5
4 ><><
10 >>><<>><<<
8 >><<<>><
3 >><
12 ><>><>>><<<<
legal
legal
illegal
illegal
legal

Код

Решение

Пара начинается с коровы и каждой из них должен соответствовать один бык, стоящий после неё. Для того, чтобы проверить правильность танцевальной линии, будем фиксировать количество встречающихся коров, а при встрече быка это число уменьшать. Отрицательное значение показывает на наличие быка без пары; в таком случае баланса уже не будет и проверять дальше смысла нет.  В случае конечного результата $0$, в линии соблюден баланс: у каждого есть своя пара.

Ссылки

e-olymp 8546. Найдите сумму

Задача

По заданному натуральному числу $n$ вычислите сумму

$\frac{1}{1\cdot2}+\frac{1}{2\cdot3}+ … +\frac{1}{n\cdot(n+1)}$

Входные данные

Одно натуральное число $n$ ($n$ $⩽$ $1000$).

Выходные данные

Выведите сумму с $6$ десятичными знаками.

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 1 0.500000
2 5 0.833333
3 12 0.923077

Код программы

Решение

Для вычисления данной суммы необходимо сложить $n$ слагаемых вида

$\frac{1}{i \cdot (i + 1)}$

начиная с $i = 1$ и с шагом в единицу до $i = n$.

Ссылки

Условие задачи на e-olymp

Код программы на ideone

e-olymp 7841. Нечетные элементы

Условие

Задана последовательность из $n$ целых чисел. Выведите все ее нечетные элементы.

Входные данные

Первая строка содержит число $n$. Следующая строка содержит $n$ ($n$ $⩽$ $100$)  целых чисел, которые по модулю не превосходят $100$.

Выходные данные

Вывести все нечетные элементы последовательности в том же порядке как они встречаются на входе.

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 7
14 17 16 3 7 19 9
17 3 7 19 9
2 5
2 4 3 11 5
3 11 5

Код

Решение

Для решения задачи, проверим каждое число последовательности на четность.

Ссылки

  • Задача на e-olymp
  • Код программы на Ideone

e-olymp 8680. Чётные соседи

Условие задачи

Задана последовательность целых чисел. Подсчитать количество элементов, у которых чётные соседи.

Входные данные

В первой строке задано количество элементов последовательности $n$ $(n \leqslant 100)$. Во второй строке заданы сами элементы, значение каждого из которых по модулю не превышает $100$.

Выходные данные

Вывести в одной строке количество элементов последовательности с чётными соседями.

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 6
1 2 3 4 5 6
2
2 9
3 6 3 5 2 9 1 2 5
0
3 3
2 1 2
1
4 6
13 24 54 66 44 77
2
5 4
100 224 666 222
2

Программный код

Решение

Идея решения задачи состоит в том, чтобы создать три переменные: $prev$ (предыдущий), $pres$ (настоящий, текущий) и $fut$ (будущий). Затем в цикле мы перезаписываем эти переменные т.е.: настоящий становится прошлым, будущий настоящим, а новый будущий мы читаем из cin. Так же, в ходе решения задачи обнаружилась проблема с чтением количества элементов. Допустим, если мы записали, что $n=6$, а дальше ввели $10$ элементов, то количество элементов с чётными соседями будет считаться для $10$ элементов. Чтобы избежать этого мы ограничиваем количество читаемых элементов с помощью счётчика i++ и цикла while.

Ссылки

e-olymp 8283. Музыка

Задача

Малыши и малышки очень любили музыку, а Гусля был замечательный музыкант. У него были разные музыкальные инструменты, и он часто играл на них. Их было много, поэтому он развесил их на стенах своей комнаты. Инструмент, расположенный справа от входной двери имел номер $1$, дальше они нумеровались по кругу, а последний инструмент с номером $n$ висел слева от этой двери.

Малыши часто просили его научить играть на каком-нибудь инструменте. Гусля не отказывал, но сначала предлагал взять инструмент с первым номером, а если ученику хотелось играть на другом, то он выбирал шестой следующий по кругу и так далее. Напишите программу, которая определяла номер попытки, с которой ученик мог получить желаемый инструмент с номером $k$.

Например, если количество инструментов $n = 11$, то последовательность будет следующей: $(1) 2 3 4 5 6 (7) 8 9 10 11 1 (2) 3 4 5 6 7 (8) 9 10 11 1 2 (3) 4 5$ …, то есть при $k = 3$ инструмент с номером $3$ можно было бы получить с пятой попытки.

Входные данные

Два натуральных числа $n$ и $k$ $(1 \leqslant k \leqslant n \leqslant 100)$.

Выходные данные

Вывести номер попытки, в который «выпадал» инструмент с номером $k$. Если это никогда не происходило, следует вывести $0$.

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 11 3 5
2 6 2 0
3 13 13 3
4 9 8 0
5 5 5 5

Код

Решение

Для решения задачи нам необходимо рассмотреть ряд натуральных чисел, начиная с единицы и прибавляя каждый раз $6$. С помощью операции деления с остатком мы можем реализовать алгоритм нахождения номера музыкального инструмента. Однако логика решения изменяется в зависимости от введенных пользователем данных. Имеется два случая:

  1. Если пользователь вводит разные числа.
  2. Если пользователь вводит одинаковые числа.

В первом случае мы рассматриваем две ситуации:
1) если пользователь вводит количество инструментов $6$, то единственным решением будет инструмент под номером $1$, так как Гусля выбирает инструменты через $6$ штук по кругу;
2) если количество инструментов не равно $6$ то мы реализовываем алгоритм нахождения номера путем деления с остатком, а именно: если текущее число при делении на количество инструментов не дает в остатке искомый номер, мы прибавляем $1$ к числу попыток, а число увеличиваем на $6$, в противном случае мы нашли число попыток.
Еще здесь, так же, как и во втором случае, есть подводный камень: если мы уже сделали какое-то количество попыток и текущее число при делении на количество инструментов дает в остатке $1$, мы никогда не попадем на нужный нам номер инструмента.

Во втором случае мы также рассматриваем две ситуации:
1) если количество инструментов делится нацело на $2$, то нам никогда не выпадет нужный инструмент;
2) если текущее число при делении на количество инструментов не дает в остатке $0$, мы прибавляем $1$ к числу попыток, а число увеличиваем на $6$, в противном случае ответ найден.
Также не забываем про подводный камень, указанный выше.

Ссылки

  • Условие задачи на e-olymp
  • Код программы на ideone.com
  • Засчитанное решение на e-olymp

e-olymp 6387. Острова в потоке данных

Задача

Задана последовательность целых чисел $a_{1}, a_{2}, a_{3}, \ldots, a_{n}$. Островом в последовательности называется набор последовательно идущих чисел, каждый из которых больше элементов, находящихся перед и после самой подпоследовательности. В приведенных ниже примерах каждый остров в последовательности обозначен внизу скобкой. Скобка острова, который находится в другом острове, находится под соответствующей скобкой.

prb6387

Напишите программу, на вход которой поступает последовательность из $15$ неотрицательных целых чисел, где каждое число отличается от предыдущего не более чем на $1$, и выводит количество островов в последовательности.

Входные данные

Первая строка содержит количество тестов $p \ (1 \leqslant p \leqslant 1000)$.

Каждый тест состоит из одной строки. Она содержит номер теста $k$, за которым следует $15$ неотрицательных целых чисел, разделенных пробелом. Первое и последнее число последовательности равны $0$. Каждое число отличается от предыдущего не более чем на $1$.

Выходные данные

Для каждого теста вывести в отдельной строке его номер $k$, пробел, и количество островов в последовательности.

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 4
1 0 0 1 1 2 2 1 1 0 1 2 2 1 1 0
2 0 1 2 3 4 3 2 1 2 3 4 3 2 1 0
3 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
4 0 1 2 3 4 5 6 7 6 5 4 3 2 1 0
1 4
2 7
3 7
4 7
2 3
1 0 1 2 3 2 1 0 1 2 3 4 3 2 1 0
2 0 0 1 2 2 2 1 1 1 0 0 1 1 0 0
3 0 1 1 1 2 2 2 2 3 4 3 2 2 1 0
1 7
2 3
3 4
3 6
1 0 1 2 2 2 3 4 5 6 5 4 3 2 1 0
2 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 2 1 1 0
3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 1 2 3 4 5 6 7 6 5 4 3 2 1 0
5 0 1 0 1 2 1 0 1 2 2 2 1 0 0 0
6 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0
1 6
2 4
3 0
4 7
5 5
6 2

Код

Решение

Для решения задачи следует выявить закономерность образования острова в последовательности. Рассмотрим подробно.
Начнем с набора наибольших чисел в последовательности. С двух сторон от него идут числа, меньшие на $1$, которые образуют между собой уже другой остров. И так пока по краям не будут нули. Соответственно, чтобы узнать количество островов в последовательности, необходимо посчитать сколько раз элемент последовательности (подпоследовательности) больше предыдущего.

Ссылки

e-olymp 2524. Строки Фибоначчи

Задача

В математике достаточно часто применяются так называемые рекуррентные соотношения. Обычно они применяются для задания числовых последовательностей, но могут применяться и для задания последовательностей строк.

Одним из примеров строк, задаваемых рекуррентным соотношением являются строки Фибоначчи $F_{0} = a$, $F_{1} = b$, … . Они задаются следующим образом: $F_{0} = a$, $F_{1} = b$, $F_{i} = F_{i-2}F_{i-1}$, $i >1$. Первые семь строк Фибоначчи выглядят следующим образом: $a$, $b$, $ab$, $bab$, $abbab$, $bababbab$, $abbabbababbab$.

Дима занимается в кружке олимпиадного программирования и интересуется алгоритмами на строках. Недавно он узнал о строках Фибоначчи. Он быстро понял, что их длина с увеличением номера $n$ растет очень быстро, поэтому задача нахождения всех символов строки $F_{n}$ требует слишком большого объема памяти. Поэтому он решил ограничиться задачей нахождения некоторых символов.

Напишите программу, которая находит $k$-ый символ строки $F_{n}$.

Входные данные

Первая строка содержит количество тестов $t$ ($1 ≤ t ≤ 100$). Каждая из следующих $t$ строк содержит два целых числа $n$ и $k$ ($0 ≤ n ≤ 45$, $1 ≤ k ≤ |F_{n}|$, через $|F_{n}|$ обозначена длина строки $F_{n}$, позиции символов в строке нумеруются с единицы).

Выходные данные

Выведите $t$ строк, каждая из которых содержит $k$-ый символ строки $F_{n}$.

Тесты

Входные данные Выходные данные
4
0 1
1 1
3 2
7 7
a
b
a
a
1
10 15
a
6
45 6
38 30
6 5
24 40
0 1
2 2
b
a
b
b
a
b

Код программы

Решение

Воспользуемся тем, что длина $i$-той строки Фибоначчи будет равна $i$-тому числу Фибоначчи, так как для них справедливо одно и то же рекуррентное соотношение. Заводим массив fib[45]; , куда мы вычислим первые ($n ≤ 45$) числа Фибоначчи. Функция solve(int n, int k)  находит $k$-ый символ строки $F_{n}$: так как $F_{i} = F_{i-2}F_{i-1}$, то если $k ≤ |F_{n-2}|$, то $k$-ый символ строки следует искать в $F_{n-2}$, в другом случае следует искать $(k — F_{n-2})$-ый символ в $F_{n-1}$. Таким образом, постепенно углубляясь в рекурсию, программа будет иметь дело с задачами все меньших размеров, пока наконец не выйдет на одну из единичных строк ( n == 0  или n == 1 ), и не выведет $a$ или $b$ соответственно.

Ссылки

Условие задачи на E-olymp

Код программы на IdeOne

e-olymp 919. Номер на 3

Задача

Условие

Задана последовательность действительных чисел $a_{1}$, $a_{2}$,…, $a_{n}$. Определить сумму и количество положительных элементов, индексы которых делятся на $3$ без остатка.

Входные данные

В первой строке задано количество элементов $n$ ($n \leq 100$) в последовательности. В следующей строке находится $n$ вещественных чисел, значение каждого из которых по модулю не превышает $100$.

Выходные данные

В одной строке вывести количество искомых элементов и их сумму, вычисленную с точностью до двух десятичных знаков.

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 6
6 7.5 2.1 2.0 0 -3
1 2.10
2 3
12 0.33 -14
0 0.00
3 1
-3.4
0 0.00
4 12
0 15.3 -1 144 0.333 17.5 -69 456 2.5 0 3 13
3 33.00

Решение

Для решения этой задачи необходимо просмотреть все элементы последовательности и выбрать из них те, номера которых кратны трём, а сами элементы положительны. Далее вычисляем количество таких чисел и их сумму.
В данной реализации используются цикл и условный оператор. Также необходимо задать точность. Для этого используем функцию setprecision().

Код программы

Ссылки

e-olymp 2060 Сказка о яблоке

Задача взята с сайта e-olymp

Задача

Однажды царь наградил крестьянина яблоком из своего сада. Пошёл крестьянин к саду и видит: весь сад огорожен $n$ заборами, в каждом заборе только одни ворота, и в каждых воротах стоит сторож. Подошёл крестьянин к первому сторожу и показал царский указ, а сторож ему в ответ: «Иди возьми, но при выходе отдашь мне половину тех яблок, что несёшь, и ещё одно». То же ему сказали и второй, и третий сторож и т.д. Сколько яблок должен взять крестьянин, чтобы после расплаты со сторожами у него осталось одно яблоко?

Входные данные

Количество заборов $n (1 \leqslant n \leqslant 62)$ в саду.

Выходные данные

Вывести количество яблок, которое должен взять крестьянин, чтобы после расплаты со сторожами у него осталось одно яблоко.

Тесты

# ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1 1 4
2 3 22
3 30 50331646
4 60 3458764513820540926
5 62 13835058055282163710

Решение

Циклы

Последовательность необходимых количеств яблок задается формулой $x_{n+1}=2 \cdot (x_{n}+1);x_{1}=1.$ Мы можем поочередно вычислять элементы последовательности через цикл.

Линейное решение

Преобразуем исходное выражение для $x_{n+1}=2 \cdot x_{n}+2.$ Можно видеть, что каждая следующая итерация увеличивает степень всех двоек входящих в предыдущую на 1 и добавляет 2. Выпишем формулу для $x_{n+m}=2^{m}x_n+2^{m-1}x_n+\cdots+2.$ Можно увидеть, что $x_{n+m}$ содержит слагаемое $2^{m}x$, а так же сумму слагаемых вида $\displaystyle \sum_{i=1}^{m}2^i \displaystyle.$ Если учесть, что $x_{1}=1$, то $\displaystyle x_n=2^{n}+ \sum_{i=1}^{n}2^i \displaystyle=2^{n+1}+2^n-2=2^{n}\cdot(2+1) -2.$ Следовательно формула $n$-го члена — [latex]x_n=3\cdot 2^n-2.[/latex]

Решения на ideone

e-olymp 9. N-значные числа

Задача

Найти количество [latex]N[/latex]-значных чисел, у которых сумма цифр равна их произведению. Вывести наименьшее среди таких чисел для заданного [latex]N[/latex] ([latex]N < 10[/latex]).

Входные данные

Число [latex]N[/latex] не превышающее [latex]10[/latex].

Выходные данные

В выходном файле через пробел вывести [latex]2[/latex] числа: количество искомых чисел и наименьшее среди них.

Тесты

Входные данные Выходные данные
[latex]1[/latex] [latex]10[/latex] [latex]0[/latex]
[latex]2[/latex] [latex]1[/latex] [latex]22[/latex]
[latex]4[/latex] [latex]12[/latex] [latex]1124[/latex]
[latex]5[/latex] [latex]40[/latex] [latex]11125[/latex]
[latex]9[/latex] [latex]144[/latex] [latex]111111129[/latex]

Код программы (Цикл)

Решение задачи (Цикл)

Для решения задачи напишем функции [latex]Sum[/latex] и [latex]Mult[/latex]. Первая считает сумму цифр [latex]N[/latex]-значного числа, а вторая — произведение цифр. С помощью цикла создаем последовательность [latex]N[/latex]-значных чисел и вводим каждое из них в функции [latex]Sum[/latex] и [latex]Mult[/latex]. Если возращаемые значения равны между собой, то мы выводим данное число и присваиваем переменной [latex]b[/latex] значение [latex]false[/latex]. Также продолжаем считать количество [latex]N[/latex]-значных чисел у которых сумма цифр равна их произведению. Также создаем случаи, когда [latex]N=1[/latex], [latex]N=8[/latex] и [latex]N=9[/latex], ибо в цикле эти значения долго считаются. Задача решена.

Код программы (Массив)

Решение задачи (Массив)

Для решения задачи заранее просчитали все ответы и записали их в массив [latex]x[/latex]. Так как ответы идут подряд составили формулу для вывода искомых значений: для количества чисел у которых сумма цифр совпадает с их произведением — [latex]2n-2[/latex], для минимального числа — [latex]2n-1[/latex]. Задача решена (также задачу можно решить с помощью циклов).

Ссылки

Условие задачи на e-olymp
Код решения на ideone.com (цикл)
Код решения на ideone.com (массив)

e-olymp 165. Симметрия

Задача

Предприимчивая и умелая рукодельница решила подзаработать изготовлением «фенечек» из бисера. Любительница симметрии в искусстве, она использовала в своих орнаментах бусинки разных цветов (будем обозначать цвет целым положительным числом) по следующим правилам:

1) при длине ряда рисунка равной [latex]1[/latex] использовала бусинку первого цвета;

2) при длине ряда рисунка равной [latex]3[/latex] использовала бусинки двух цветов: [latex]1 2 1[/latex];

3) при необходимости добавления в рисунок еще одного цвета строился ряд: [latex]1 2 1 3 1 2 1[/latex] и так всякий раз в зависимости от числа используемых цветов, например, при использовании четырех цветов: [latex]1 2 1 3 1 2 1 4 1 2 1 3 1 2 1[/latex].

Напишите программу, которая помогла бы автоматизировать подбор цвета бусинки в ряду по её порядковому номеру.

Входные данные

В первой строке целое число [latex]k[/latex] [latex] (1 ≤ k ≤ 10^9) [/latex] – номер бусинки, цвет которой нужно определить, в ряду рисунка. Нумерация бусинок в ряду начинается с единицы.

Выходные данные

В первой строке одно целое число – номер цвета заданной бусинки.

 

Тесты

# ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1 [latex]10[/latex] [latex]2[/latex]
2 [latex]116[/latex] [latex]3[/latex]
3 [latex]1[/latex] [latex]1[/latex]
4 [latex]454[/latex] [latex]2[/latex]
5 [latex]12301230[/latex] [latex]2[/latex]

 

Код программы

 

Решение задачи

Рассматривая ряды с большим количеством цветов можно заметить закономерность: каждый чётный элемент равен единице, каждый последующий новый цвет будет на месте [latex]n·2[/latex]. Отсюда следует соответствие [latex]n[/latex] и [latex]2^{n-1}[/latex]. Формула для нахождения среднего элемента — [latex]\log_{2}n[/latex]. Программа будет искать средний элемент всегда, пока не найдёт нужный нам. Для чисел, из которых целый логарифм извлечь нельзя, найдем ближайший к нему и от числа отнимем [latex]2[/latex] в степени [latex]\log_{2}n[/latex]. К полученному ответу добавляем единицу, из-за приведённой ранее формулы [latex]2^{n-1}[/latex], и получаем правильный ответ.

Ссылки

• Задача на e-olymp.

• Решение на сайте ideone.

e-olymp 1210. Очень просто!!!

Задача

По заданным числам [latex]n[/latex] и [latex]a[/latex] вычислить значение суммы: [latex]\sum\limits_{i=1}^{n} {i \cdot a^i}[/latex]

Входные данные

Два натуральных числа [latex]n[/latex] и [latex]a[/latex].

Выходные данные

Значение суммы. Известно, что оно не больше [latex]10^{18}[/latex].

Тесты

Входные данные Выходные данные
3 3 102
4 4 1252
9 3 250959
7 14 785923166
1009 1 509545

Код программы

Решение задачи

Данную задачу можно решить прямым линейным вычислением значений элементов заданного ряда, то есть получать значение элемента ряда с индексом [latex]i[/latex] умножением [latex]a[/latex] (которое необходимо возвести в степень [latex]i[/latex]) на индекс [latex]i[/latex] и накапливать сумму этих значений в выделенной переменной.
Но безусловно такое решение не является качественным (даже если будет использован алгоритм бинарного возведения в степень).

Для получения качественного решения распишем ряд подробно:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex]\sum\limits_{i=1}^{n} {i \cdot a^i}[/latex] [latex]=[/latex] [latex]a+2a^2+3a^3+\ldots+\left( n-1 \right) a^{n-1}+na^{n}[/latex] [latex]=[/latex] [latex]na^{n}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\left( n-1 \right)a^{n-1}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\ldots[/latex] [latex]+[/latex] [latex]3a^{3}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]2a^2[/latex] [latex]+[/latex] [latex]a[/latex].
Очевидно, что из полученного выражения можно вынести [latex]a[/latex] за скобки. Применим данную операцию:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex] \left( na^{n-1}+\left( n-1 \right)a^{n-2}+\ldots+3a^{2}+2a+1\right) \cdot a[/latex]
Из полученной формулы видно, что аналогичное действие можно применить вновь, для внутреннего выражения [latex]na^{n-1}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\left( n-1 \right)a^{n-2}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]\ldots[/latex] [latex]+[/latex] [latex]3a^{2}[/latex] [latex]+[/latex] [latex]2a[/latex]. Получим:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex] \left( \left( na^{n-2}+\left( n-1 \right)a^{n-3}+\ldots+3a+2 \right) \cdot a +1 \right) \cdot a[/latex].
После конечного количества вынесений за скобки, получим:
[latex]A[/latex] [latex]=[/latex] [latex]\left( \left( \ldots \left( \left(na+\left(n-1\right)\right) \cdot a + \left(n-2\right) \right) \ldots+2\right) \cdot a +1\right) \cdot a[/latex].

Таким образом, решение данной задачи сводится к вычислению суммы «изнутри» скобок.

Но из-за того, что в условии подано ограничение только на сумму, программа с реализованным вычислением суммы изнутри и асимптотикой [latex]O \left( n \right)[/latex] не пройдёт все тесты системы www.e-olymp.com в силу частного случая [latex]a = 1[/latex], так как значение [latex]n[/latex] может быть для него достаточно большим, ибо числа [latex]a[/latex] и [latex]n[/latex] компенсируют друг-друга по отношению к максимальному значению суммы. Но в случае [latex]a = 1[/latex] сумма данного ряда является суммой арифметической прогрессии, а именно — натурального ряда. Для вычисления этой суммы существует формула [latex]\sum\limits_{i=1}^{n} {i} = \frac{n \left( n+1 \right)}{2}[/latex]. Этот частный случай легко отсеять.

Асимптотика программы: [latex]const[/latex] при [latex]a = 1[/latex], и [latex]O \left( n \right)[/latex] иначе.

Ссылки

e-olymp 3358. Чёрный ящик

Задача

В черный ящик кладутся листки с написанными на них числами. На каждом листке — ровно одно целое число. Иногда некоторые листки исчезают из ящика. После каждого события (когда в ящик положили листок, или когда из ящика исчез листок), нужно вывести число, которое встречается чаще всего на листках, находящихся в данный момент в ящике. Если таких чисел несколько, выведите наименьшее.

Входные данные

Первая строка содержит количество событий [latex]n[/latex] [latex]\left(1 \le n \le 2 \times 10^{5} \right)[/latex]. Каждая из следующих n строк содержит описание одного события:

  • [latex]+ x[/latex] — положен листок с числом [latex]x[/latex] [latex]\left(1 \le x \le 10^{6} \right)[/latex];
  • [latex]- x[/latex] — исчез листок с числом [latex]x[/latex] (гарантируется, что в ящике был хотя бы один листок с числом [latex]x[/latex]).

Выходные данные

Вывести в точности [latex]n[/latex] строк — по одной для каждого события. Каждая строка должна содержать одно число — ответ к задаче. Если после какого-то события ящик оказался пуст, следует вывести [latex]0[/latex].

Тесты

Входные данные Выходные данные
3
+ 1
— 1
+ 2
1
0
2
6
+ 1
+ 1000000
— 1
+ 4
+ 4
— 1000000
1
1
1000000
4
4
4
8
+ 71
+ 91
+ 99
+ 71
— 71
— 91
— 71
— 99
71
71
71
71
71
71
99
0

Код программы

Решение задачи

Проанализируем задачу: так как требуется вывести число, которое встречается чаще всего на листках, находящихся в ящике после запроса удаления/добавления, а если таких чисел несколько, то вывести наименьшее, то задачу можно переформулировать следующим образом:

«Даётся последовательность (массив) объектов leaf [latex]x_{1}[/latex], [latex]x_{2}[/latex], [latex]x_{3}[/latex], [latex]\ldots[/latex], [latex]x_{999999}[/latex], [latex]x_{1000000}[/latex], представляющих из себя пару (number, amount)[latex]=x_{i}=\left(i, a_{i}\right) \in {\mathbb{N}_{0}}^{2}[/latex], где первые элементы пар [latex]i[/latex] представляет из себя число/номер листка, а вторые элементы [latex]a_{i}[/latex] — число листков с этим номером. Изначально все элементы пар [latex]a_{i}[/latex] равны нулю (так как изначально ящик пуст). Для запросов первого типа [latex]+ x[/latex] необходимо увеличивать на единицу число [latex]a_{i}[/latex] объекта, у которого номер [latex]i[/latex] равен [latex]x[/latex], а для запросов второго типа — уменьшать. Для каждого запроса необходимо вывести число [latex]j[/latex], удовлетворяющее условию [latex]j = \min\limits_{i \in \mathbb{K}}{i}[/latex], где [latex]\mathbb{K} = \{i \mid a_{i} = \max\limits_{k \in \{1, 2, \ldots, 1000000\}}{a_{k}} \}[/latex]».

Иными словами, число [latex]i[/latex] соответствует некоторому элементу [latex]x_{i} = \left(i, a_{i}\right)[/latex], который в свою очередь определяется операцией такой, что [latex]i[/latex] и [latex]a_{i}[/latex] удовлетворяют приведённым выше условиям. Очевидно, что данная операция является ассоциативной (как объединение минимума и максимума на заданных множествах), а потому для решения задачи воспользуемся универсальным деревом отрезков.

Создадим дерево отрезков box методом read_and_construct из объектов leaf. Так как нумерация листков начинается с единицы, а их число не превышает [latex]10^{6}[/latex], зададим размер базы дерева отрезков [latex]10^{6}+1[/latex], добавив неё элемент с индексом [latex]0[/latex]. Модифицируем метод read_and_construct таким образом, чтобы в функцию-препроцессор передавался номер элемента [latex]i[/latex], дабы была возможность задавать элементам [latex]x_{i}[/latex] их первоначальные значения [latex]\left(i, 0\right)[/latex]. Вышеупомянутую операцию назовём max_leafs и определим таким образом, чтобы она принимала два аргумента [latex]x_{i} = \left(i, a_{i}\right)[/latex] и [latex]x_{j} = \left(j, a_{j}\right)[/latex] и возвращала тот из них, у которого значение [latex]a[/latex] является большим, а в случае равенства этих значений — аргумент с меньшим индексом. Нейтральным элементом относительно данной операции будет, очевидно, пара [latex]\left(+\infty, 0\right)[/latex], но в силу того, что номера элементов не превышают [latex]10^6[/latex], вместо неё мы будем пользоваться парой [latex]\left(2 \times 10^{6}, 0\right)[/latex].

Далее при запросах вида [latex]+ x[/latex] будем увеличивать соответствующее значение [latex]a_{x}[/latex] пары [latex]\left(x, a_{x}\right)[/latex] на единицу, а при запросах вида [latex]- x[/latex] — уменьшать. Для обоих запросов будем выводить номер заданного листка, который удовлетворяет приведённым в задаче условиям, с использованием метода result_on_segment на всём отрезке [latex]\left[0, 10^{6}\right][/latex]. Ответом для каждого запроса будет значение number пары, которую вернёт метод.

Примечание: ситуация когда ящик становится пустым нигде не обрабатывается, но в силу того, что мы определили массив на отрезке [latex]\left[0, 10^{6}\right][/latex] вместо [latex]\left[1, 10^{6}\right][/latex] в нём всегда есть пара [latex]\left(0, 0\right)[/latex] (листки с номером [latex]0[/latex], число (значение [latex]b[/latex]) которых всегда равно [latex]0[/latex] в силу того, что листки с номером [latex]0[/latex] в ящик не добавляются). Так как определённая нами операция всегда возвращает минимальный номер листка, число которого максимально, то в случае, когда ящик пуст (т.е. значения всех [latex]a_{i} = 0, i = 0, 1, \ldots, 10^{6}[/latex]) будет выводится номер листка [latex]0[/latex]. Этот побочный эффект данного нами определения массива решает эту ситуацию и завершает решение задачи.

Ссылки

A274. Среднее арифметическое всех членов последовательности, кроме одного

Задача из сборника задач по программированию Абрамова С.А. 2000г.
Даны действительные числа [latex]a_{ 1 }[/latex],…,[latex]a_{ 20 }[/latex]. Получить числа [latex]b_{ 1 }[/latex],…,[latex]b_{ 20 }[/latex], где [latex]b_{ i }[/latex] – среднее арифметическое всех членов последовательности [latex]a_{ 1 }[/latex],…,[latex]a_{ 20 }[/latex], кроме [latex]a_{ i }[/latex] ([latex]i[/latex] = 1,2,…,20).

Обобщим задачу для последовательности длины [latex]n[/latex]
Даны действительные числа [latex]a_{ 1 }[/latex],…,[latex]a_{ n }[/latex]. Получить числа [latex]b_{ 1 }[/latex],…,[latex]b_{ n }[/latex], где [latex]b_{ i }[/latex] – среднее арифметическое всех членов последовательности [latex]a_{ 1 }[/latex],…,[latex]a_{ n }[/latex], кроме [latex]a_{ i }[/latex] ([latex]i[/latex] = 1,2,…,[latex]n[/latex]).

Входные данные:
Последовательность действительных чисел.

Выходные данные:
[latex]n[/latex] чисел, [latex]i[/latex]-ое из которых является средним арифметическим всех членов последовательности, кроме [latex]i[/latex]-го ([latex]i[/latex] = 1,2,…,[latex]n[/latex]).

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 4 The sequence must consist of at least two elements.
2 1 0 1 The arithmetic average of all elements of this series except the element №i is:
for i = 1: 0.5
for i = 2: 1
for i = 3: 0.5
3 10.1 2.4 11.3 0.8 The arithmetic average of all elements of this series except the element №i is:
for i = 1: 4.8(3)
for i = 2: 7.4
for i = 3: 4.4(3)
for i = 4: 7.9(3)
4 2.5 -1.5 4 -9 1.22 The arithmetic average of all elements of this series except the element №i is:
for i = 1: -1.32
for i = 2: -0.32
for i = 3: -1.695
for i = 4: 1.555
for i = 5: -1

Код на C++

Код на Java

Решение
Для начала, в первом цикле мы читаем числа из входного потока, помещаем их в вектор a и прибавляем к переменной sum, предназначенной для хранения суммы всех чисел последовательности. Последовательность должна состоять как минимум из двух элементов. Чтобы получить среднее арифметическое всех её членов, кроме [latex]i[/latex]-го, достаточно отнять [latex]i[/latex]-й элемент вектора a от значения переменной sum и разделить результат на количество членов такой неполной последовательности, а оно будет на единицу меньше размера вектора a. Таким образом заполняется вектор b, в котором хранятся элементы последовательности [latex]b_{ 1 }[/latex],…,[latex]b_{ n }[/latex], после чего требуемая последовательность выводится.

Код на ideone.com (C++)
Код на ideone.com (Java)
Условие задачи (с.118)

Просто RSQ

Задача RSQ (Range Sum Query). Вам дан массив, необходимо отвечать на запросы получения суммы на отрезке и изменение одного элемента массива.

Ссылка на задачу на codeforces.com.

Имя входного файла: rsq.in
Имя выходного файла: rsq.out
Ограничение по памяти: 2 секунды
Ограничение по времени: 256 мегабайт

Формат входного файла

Входной файл в первой строке содержит два числа [latex]n[/latex] [latex]\left(1 \le n \le 10^{5} \right)[/latex] — размер массива и [latex]m[/latex] [latex]\left(1 \le m \le 10^{5} \right)[/latex] — количество запросов. Во второй строке задано начальное состояние массива [latex]a_{1}[/latex], [latex]a_{2}[/latex], [latex]\ldots[/latex], [latex]a_{n}[/latex] [latex]\left( -10^{5} \le a_{i} \le 10^{5} \right)[/latex].

Далее идёт [latex]m[/latex] строк с запросами вида [latex]t[/latex] [latex]x[/latex] [latex]y[/latex] [latex]\left( 0 \le t \le 1 \right)[/latex]. Если [latex]t = 0[/latex], тогда на запрос нужно вывести сумму элементов массива с индексами от [latex]x[/latex] до [latex]y[/latex] (в данном случае [latex]1 \le x \le y \le n[/latex]). Если [latex]t = 1[/latex], тогда надо присвоить элементу массива с индексом [latex]x[/latex] значение [latex]y[/latex] (в этом случае [latex]1 \le x \le n[/latex], [latex]-10^{5} \le y \le 10^{5}[/latex]).

Формат выходного файла

На каждый запрос суммы отрезка выведите одно число в новой строке — запрашиваемая сумма.

Примеры

rsq.in rsq.out
5 3
1 2 3 4 5
0 1 5
1 1 -14
0 1 5
15
0
8 2
7 3 -10 4 1 2 5 6
0 2 4
0 5 7
-3
8

Код программы

Решение задачи

Основная идея приведённого выше решения этой задачи заключается в оптимизации обработки запросов суммы построением дерева отрезков.
Сохраним сумму всех элементов массива в переменной sum. Теперь, если нам дан запрос суммы на отрезке [latex]\left[ x; y \right][/latex], то если [latex]y — x > \frac{n}{2}[/latex] (то есть если данный отрезок содержит больше элементов, чем половина всего отрезка) то считаем сумму элементов на отрезке [latex]\left[ 1; x-1 \right] \cup \left[ y+1; n \right] = \left[ 1; n \right] \setminus \left[ x; y \right][/latex] и отнимаем от суммы всех элементов, иначе (если [latex]y — x \le \frac{n}{2}[/latex], то) просто считаем сумму элементов на отрезке [latex]\left[ x; y \right][/latex]. Если же поступает запрос на замену значения элемента, то вычитаем из sum старое значение и прибавляем новое.

Таким образом, максимальная сложность запросов суммы (при простом подходе к задаче) уменьшается вдвое.

Ссылки

MS17. Самосинхронизирующийся скремблер

Задача

Рассматривая входной поток как последовательность бит, зашифруйте его при помощи восьмибитового самосинхронизирующегося скремблера. Начальное значение и обратные связи скремблера должны быть заданы в программе значениями двух переменных типа unsigned char. Как расшифровать полученный код.

Примечание: разобьём данную нам задачу на две подзадачи. В первой будет рассмотрено скремблирование входных данных, а во второй будет проведено дескремблирование исходных данных первой подзадачи.

Подзадача 1

Рассматривая входной поток как последовательность бит, зашифруйте его при помощи восьмибитового самосинхронизирующегося скремблера.

Входные данные

Некая символьная последовательность.

Выходные данные

Зашифрованная символьная последовательность.

Тесты

Входные данные Выходные данные
Dogs eat meat. ea 27 33 77 25 11 66 75 5 3b e0 89 6b fa
Scramble it! fc 5a 80 ef 75 43 1e 92 9b 46 57 6
Base, base, it’s cheeseburger 1. Can you hear me? ec 49 a0 c9 72 75 43 13 55 66 28 80 e7 ed d2 75 b7 bf 69 93 c7 df 4e d0 be 3f b1 de 5c f6 ea 6c 94 f5 8d 1f 86 80 aa 74 5e c7 9e 17 2 47 41 76 7c d4 a1

Код программы

Решение задачи

Для зашифровки будем использовать стандартный алгоритм скремблирования. Скремблером будет переменная key, которая изначально равна [latex]5[/latex]. Выбирать из скремблера будем нулевой и четвёртый биты. Входные данные будут поступать в переменную input, после чего на них и на скремблере будет применяться функция scram.
Так как входные данные имеют формат unsigned char, считывание не прекратится никогда вплоть до принудительной остановки программы, ведь любые входные данные могут быть восприняты как символы. Для предотвращения этого, необходим символ, который будет служить «сигналом» для остановки программы. В нашем случае, это будет символ перехода на следующую строку.
Основная проблема задачи заключается в выводе зашифрованных данных, так как в результате скремблирования некоторые символы могут оказаться не отображаемыми. Дабы избежать подобной ситуации, зашифрованные данные будем выводить в шестнадцатеричном (для кода на Java — в десятичном) числовом формате.

Подзадача 2

Расшифровать входные данные из предыдущей подзадачи.

Входные данные

Некие зашифрованные данные, записанные в виде последовательности чисел шестнадцатеричного (для кода на Java — десятичного) формата.

Выходные данные

Расшифрованные данные.

Тесты

Входные данные Выходные данные
ea 27 33 77 25 11 66 75 5 3b e0 89 6b fa Dogs eat meat.
fc 5a 80 ef 75 43 1e 92 9b 46 57 6 Scramble it!
ec 49 a0 c9 72 75 43 13 55 66 28 80 e7 ed d2 75 b7 bf 69 93 c7 df 4e d0 be 3f b1 de 5c f6 ea 6c 94 f5 8d 1f 86 80 aa 74 5e c7 9e 17 2 47 41 76 7c d4 a1 Base, base, it’s cheeseburger 1. Can you hear me?

Код программы

Решение задачи

Для расшифровки будем применять обратный алгоритм к использованному в предыдущей задаче. Значение необходимого для расшифровки дескремблера нам известно из предыдущей задачи (а именно — [latex]5[/latex]), поэтому его мы и используем.
Входные данные будут считываться методом cin (для C++), где параметр hex будет указывать на то, что данные поданы в шестнадцатеричном формате. После считывания на входных данных будет применяться алгоритм дескремблирования, и итоговые данные будут выведены на экран.

Ссылки

A333. Наибольший общий делитель чисел последовательности

Примечание: [latex]GCD[/latex] — Greatest common divisor (Наибольший общий делитель, НОД).

Задача

Даны натуральные числа [latex]m[/latex], [latex]n_1[/latex], [latex]\ldots[/latex], [latex]n_m[/latex] [latex]m \ge 2[/latex]. Вычислить [latex]GCD \left( n, \ldots, n_m \right)[/latex], воспользовавшись для этого соотношением [latex]GCD \left( n, \ldots, n_k \right) = GCD \left( GCD \left( n, \ldots, n_{k-1} \right), n_k \right)[/latex] [latex]\left( k = 3, \ldots, n \right)[/latex] и алгоритмом Евклида.

Входные данные

Количество чисел [latex]m[/latex]; числа [latex]n_1[/latex], [latex]\ldots[/latex], [latex]n_m[/latex].

Выходные данные

[latex]GCD \left( n_1, \ldots, n_m \right)[/latex].

Тесты

Входные данные Выходные данные
2 3 4 1
2 4 8 4
4 24 23 40 90 1
4 36 48 20 24 4
3 30 738 1926 6

Код программы

Решение задачи

Для решения данной задачи необходимо использовать данную в условии формулу [latex]GCD \left( n, \ldots, n_k \right) = GCD \left( GCD \left( n, \ldots, n_{k-1} \right), n_k \right)[/latex] [latex]\left(\right)[/latex].
Также необходимо воспользоваться алгоритмом Евклида для реализации рекурсивной функции [latex]GCD[/latex]:
Пусть [latex]m[/latex] и [latex]n[/latex] — одновременно не равные нулю целые неотрицательные числа и пусть [latex]m \ge n[/latex]. Тогда если [latex]n=0[/latex], то [latex]GCD\left(n, m\right)=m[/latex], а если [latex]n\ne0[/latex], то для чисел [latex]m[/latex], [latex]n[/latex] и [latex]r[/latex], где [latex]r[/latex] — остаток от деления [latex]m[/latex] на [latex]n[/latex], выполняется равенство [latex]GCD\left(m, n\right)=GCD\left(n, r\right)[/latex]. (задача 89 задачника С. Абрамова)
Программа записывает в переменную m число [latex]m[/latex], а в result — [latex]n_1[/latex].
Затем, используя формулу [latex]\left(
\right)[/latex], программа до окончания цикла считывает следующие числа из последовательности поверх предыдущих в переменную n и находит сперва [latex]GCD\left(n_1, n_2\right)=x_1[/latex], [latex]GCD\left(x_1, n_3 \right)=x_2[/latex], затем [latex]GCD\left(x_2, n_4\right)=x_3[/latex] и так далее, вплоть до нахождения [latex]GCD[/latex] всех чисел, постоянно записывая новые [latex]GCD[/latex] поверх старых в переменную result. В итоге, программа выводит результирующий [latex]GCD[/latex], который и является ответом.

Ссылки

D2655Б. Сумма ряда с заданной точностью

Задача

Сколько примерно надо взять членов ряда, чтобы найти его сумму с точностью до [latex]10^{-5}[/latex], если [latex]\sum\limits_{n=1}^\infty \frac{2^n}{\left(n+1\right)!}[/latex]?

Входные данные

Заданная точность.

Выходные данные

Количество взятых членов ряда и их сумма.

Тесты

Входные данные Выходные данные
[latex]\varepsilon[/latex] [latex]k[/latex] [latex]\sum\limits_{n=1}^{k} \frac{2^n}{\left(n+1\right)!}[/latex]
1e-5 11 2.194527283416172
1 2 1.666666666666667
0.5 3 2.000000000000000

Код программы

Решение задачи

Для удобства введём обозначение: [latex]x_{n}=\frac{2^n}{\left(n+1\right)!}[/latex].
Чтобы доказать, что данный нам ряд [latex]\sum\limits_{n=1}^\infty \frac{2^n}{\left(n+1\right)!}[/latex] сходится, воспользуемся признаком Даламбера:
Пускай [latex]\lim\limits_{n \to \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}} = D[/latex]. Ряд [latex]\sum\limits_{n=1}^\infty x_n[/latex] сходится, если [latex]D < 1[/latex]. В частности, если [latex]D = 0[/latex]
Найдём [latex]\lim\limits_{n \to \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}}[/latex].
[latex]\lim\limits_{n \to \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}} = \lim\limits_{n \to \infty} \left( \frac{2^{n+1}}{\left( n+2 \right)!} \div \frac{2^{n}}{\left( n+1 \right)!} \right) = \lim\limits_{n \to \infty} \left( \frac{2 \cdot 2^{n}}{\left( n+1 \right)! \cdot \left( n+2 \right)} \cdot \frac{\left( n+1 \right)!}{2^{n}} \right) = \lim\limits_{n \to \infty} \frac{2}{n+2} = 0[/latex]
Для доказательства последнего равенства [latex]\left( \lim\limits_{n \to \infty} \frac{2}{n+2} = 0 \right)[/latex] воспользуемся определением предела последовательности:
Число [latex]a[/latex] называют пределом последовательности, если для любой точности [latex]\varepsilon>0[/latex] найдётся/существует такой номер, зависящий от [latex]\varepsilon[/latex], начиная с которого все элементы последовательности попадают в интервал [latex]\left( a-\varepsilon; a+\varepsilon \right)[/latex].
В нашем случае число [latex]a[/latex] равно нулю. Поэтому доказательство будет следующим:
[latex]\forall \varepsilon>0[/latex] [latex]\exists N_{\varepsilon} \in \mathbb{N}[/latex]: [latex]\forall n\ge N_{\varepsilon}[/latex], [latex]\left| \frac{2}{n+2} \right| < \varepsilon[/latex]. Находим [latex]N_{\varepsilon}[/latex]:
[latex]\left| \frac{2}{n+2} \right| < \left| \frac{2}{n} \right| = \frac{2}{n} < \varepsilon [/latex]

[latex]\frac{2}{n} < \varepsilon[/latex]

[latex]n > \frac{2}{\varepsilon} \Rightarrow N_{\varepsilon} = \left[ \frac{2}{\varepsilon} \right] + 1 \Rightarrow \lim\limits_{n \to \infty} \frac{2}{n+2} = 0[/latex].

Итог:
Так как ряд сходится, сумма ряда стремится к некоторой константе, и можно определить точный номер [latex]k[/latex], при котором элемент (а следовательно — и сумма) ряда будет удовлетворять заданной точности. Этой точностью будет значение переменной epsilon, которое задаёт пользователь.

Ссылки

D2655B. Cумма ряда с заданной точностью

Задача
Сколько примерно надо взять членов ряда, чтобы найти его сумму с точностью до
[latex]\varepsilon [/latex], если [latex]\sum\limits _{ n=1 }^{ \infty }{ \frac { 1 }{ (2n-1)! } } [/latex]

Тесты

Входные данные Выходные данные
Точность Кол-во взятых членов ряда Значение суммы
1 1 2 1.1666666667
2 1е-5 5 1.1752011684
3 100 1 1
4 1e-10 7 1.1752011936

Код на C++

Код на Java

Решение
Очевидно, ряд является положительным, и общий член ряда стремится к нулю. Ряд сходится по признаку Д’аламбера:
[latex] \lim\limits_{n \rightarrow \infty } \frac{ a_{n+1} }{a_{n}} = \lim\limits_{n \rightarrow \infty } \frac{ \big(2n-1\big)! }{ \big(2n+1\big)! } = \lim\limits_{n \rightarrow \infty } \frac{1}{2n \big(2n+1\big) } =0 < 1[/latex].
Оценим остаток ряда, исходя из того, что [latex]k! > \left( \frac{k}{e} \right) ^{k} , \big(k=1,2,\dots\big) [/latex]:
[latex]R_{N}<\sum\limits_{n=N+1}^\infty \left(\frac{e}{2n-1}\right)^{2n-1}\leq\sum\limits_{n=N+1}^\infty \left(\frac{e}{2N+1}\right)^{2n-1}=\left(\frac{e}{2N+1}\right)^{2N+1}\sum\limits_{i=0}^\infty \left(\frac{e}{2N+1}\right)^{2i}[/latex]
Поскольку при [latex]N\geq1[/latex] [latex]\frac{e}{2N+1}<1[/latex]:
[latex]R_{N} < \left(\frac{e}{2N+1}\right)^{2N+1}\frac{1}{1-\left(\frac{e}{2N+1}\right)^2}[/latex]

В переменной sum хранится текущее значение суммы ряда, в last — последний рассмотренный член ряда. В начале работы программы вводится требуемая точность eps. Можно заметить, что для получения [latex]n[/latex]-го члена ряда достаточно разделить предыдущий на [latex]\left(2n-2\right)\cdot\left(2n-1\right)[/latex], однако необходимо отдельно рассмотреть случай, когда [latex]n = 1[/latex]. В цикле увеличиваем [latex]n[/latex], находим значение следующего члена ряда и прибавляем к sum, пока остаток ряда не станет достаточно маленьким. Оцениваем остаток ряда при помощи функции Rn(int n). Во время её работы может потребоваться возведение числа в большую степень, делаем это по алгоритму бинарного возведения в степень.

Ссылка на код на ideone.com: здесь (C++) и здесь (Java).
Условие задачи (стр. 259)

KM210. Классы эквивалентности некоторой последовательности

Задача
Задача из журнала «Квант» №3, 1974 год (Задача составлена на основе задачи Гуревича)

Рассмотрим последовательности, состоящие из [latex]n[/latex] цифр 1 и 2. В такой последовательности разрешено поменять местами любые две соседние тройки цифр. Две последовательности называем эквивалентными, если одну из них можно перевести в другую несколькими такими перестановками. Сколько существует классов эквивалентности?

Входные данные

[latex]n[/latex] — целове число, [latex]k[/latex] — целое число ([latex]k \neq 0[/latex], [latex]k \leq n[/latex]).

Выходные данные

[latex]m[/latex] — целое число, неполное частное от деления, [latex]q[/latex] — целое число, остаток от деления, [latex]N[/latex] — классы эквивалентности.

Тесты

[latex]n[/latex] [latex]k[/latex] [latex]m[/latex] [latex]q[/latex] [latex]N[/latex]
4 3 1 1 12
8 4 2 0 81

Код программы

Код программы на С++

Код программы на Java

Решение

Решим задачу для последовательностей из [latex]3n[/latex] цифр. Чтобы не возникло путаницы, греческими буквами будем обозначать последовательности, а латинскими – элементы последовательностей. Пусть последовательность [latex]\alpha[/latex] состоит из [latex]3n[/latex] цифр [latex]{\alpha_1, \alpha_2,\ldots,\alpha_{3n}}[/latex]. Разобъем [latex]\alpha[/latex] на три подпоследовательности:
[latex]\alpha_1={\alpha_1,\alpha_4,\alpha_7,\ldots, \alpha_{3k+1},\ldots,\alpha_{3(n-1)+1}}[/latex],
[latex]\alpha_2={\alpha_2, \alpha_5, \alpha_8,\ldots, \alpha_{3k+2},\ldots,\alpha_{3(n-1)+2}}[/latex],
[latex]\alpha_3={\alpha_3, \alpha_6, \alpha_9,\ldots, \alpha_{3k},\ldots,\alpha_{3n}}[/latex].
Такое разбиение будем называть стандартным. Каждая из последовательностей [latex]\alpha_1[/latex], [latex]\alpha_2[/latex], [latex]\alpha_3[/latex] стандартного разбиения состоит из [latex]n[/latex] цифр. Пусть [latex]\beta[/latex] – произвольная последовательностей. Через [latex]|\beta|[/latex] обозначим число единиц в последовательности [latex]\beta[/latex]. Подсчет числа неэквивалентных последовательностей основывается на следующей теореме:
Теорема. Пусть [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] – последовательности длины [latex]3n[/latex], ([latex]\alpha_1,\alpha_2,\alpha_3[/latex]) и ([latex]\beta_1,\beta_2,\beta_3[/latex]) – их стандартные разбиения. Для того чтобы последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] были эквивалентны, необходимо и достаточно, чтобы подпоследовательности [latex]\alpha_1[/latex] и [latex]\beta_1[/latex], [latex]\alpha_2[/latex] и [latex]\beta_2[/latex], [latex]\alpha_3[/latex] и [latex]\beta_3[/latex] содержали одинаковое число единиц соответственно, то есть чтобы выполнялось условие
[latex]|\alpha_1|=|\beta_1|[/latex], [latex]|\alpha_2|=|\beta_2|[/latex], [latex]|\alpha_3|=|\beta_3|[/latex].
Покажем сначала, как на основе этой теоремы подсчитывается число неэквивалентных последовательностей, а затем докажем теорему. В силу теоремы каждый класс эквивалентных последовательностей однозначно определяются упорядоченной тройкой чисел ([latex]|\alpha_1|, |\alpha_2|, |\alpha_3|[/latex]). Эти числа смогут принимать любые значения от 0 до [latex]n[/latex]. Следовательно, число неэквивалентных последовательностей длины [latex]3n[/latex] равно числу различных упорядоченных троек целых чисел от 0 до [latex]n[/latex]. Нетрудно видеть, что число таких троек равно [latex] \left(n+1\right)^{3} [/latex].
Доказательство теоремы. Необходимость. Пусть мы переставили в последовательности [latex]\alpha={\alpha_1, \alpha_2,\ldots,\alpha_{3n}}[/latex] две соседние тройки цифр: [latex]a_k, a_{k+1}, a_{k+2}[/latex] и [latex]a_{k+3}, a_{k+4}, a_{k+5}[/latex]. Эту перестановку можно представить следующим образом: сначала поменяли местами цифры [latex]a_k[/latex] и [latex]a_{k+3}[/latex], затем поменяли местами цифры [latex]a_{k+1}[/latex] и [latex]a_{k+4}[/latex] и, наконец, поменяли местами цифры [latex]a_{k+2}[/latex] и [latex]a_{k+5}[/latex]. Число [latex]a_k[/latex] и [latex]a_{k+3}[/latex] – соседние цифры одной и той же подпоследовательности стандартного разбиения [latex]\alpha[/latex]; числа [latex]a_{k+1}[/latex] и [latex]a_{k+4}[/latex] – другой, а числа [latex]a_{k+2}[/latex] и [latex]a_{k+5}[/latex] – третьей. Таким образом, в каждой из подпоследоваетльностей [latex]\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3[/latex] стандартного разбиения [latex]\alpha[/latex] мы пeреставили два соседних члена. Значит, если последовательность [latex]\beta[/latex] получена из последовательности [latex]\alpha[/latex] конечным числом перестановок, то есть, если последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] эквивалентны, то подпоследовательности [latex]\beta_1, \beta_2, \beta_3[/latex] стандартного разбиения [latex]\beta[/latex] суть некоторые перестановки подпоследовательностей [latex]\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3[/latex] соответственно. Отсюда вытекают равенства (1).
Достаточность. Нам надо доказать, что если последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] длины [latex]3n[/latex] удовлетворяют условию (1), то эти последовательности эквиваленты. Удобнее доказывать более общее утверждение: если последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] длины [latex]k[/latex] удовлетворяют условию (1), то эти последовательности эквивалентны. Доказательство будем вести индукцией по [latex]k[/latex].
1) При [latex]k=1[/latex] последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] содержит по одной цифре. Из условия (1) следует, что эти цифры равны, то есть что последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] просто совпадают.
2) Предположим, что в случае, когда [latex]k=p[/latex], утверждение уже доказано. Докажем его при [latex]k=p+1[/latex]. Итак, пусть [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] – последовательности длины [latex]p+1[/latex] и пусть выполнено соотношение (1). Пусть далее, последовательность [latex]\alpha[/latex] состоит из цифр [latex]{\alpha_1, \alpha_2,\ldots,\alpha_{p+1}}[/latex], а последовательность [latex]\beta[/latex] — из цифр [latex]{\beta_1, \beta_2,\ldots,\beta_{p+1}}[/latex].
а) если [latex]\alpha_1 = \beta_1[/latex], то рассмотрим последовательности [latex]\alpha\prime={\alpha_2,\alpha_3,\ldots,\alpha_{p+1}}[/latex] и [latex]\beta\prime={\beta_2,\beta_3,\ldots,\beta_{p+1}}[/latex]. Ясно, что последовательности [latex]\alpha\prime[/latex] и [latex]\beta\prime[/latex] удовлетворяют условия (1). А так как длины этих последовательностей равны [latex]p[/latex], то можно воспользоваться индуктивным предположением. Таким образом, последовательности [latex]\alpha\prime[/latex] и [latex]\beta\prime[/latex] эквивалентны, то есть последовательность [latex]\alpha\prime[/latex] несколькими перестановками можно перевести в последовательность [latex]\beta\prime[/latex]. Эти же перестановки переводят [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex]. Значит, последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta[/latex] эквивалентны.
б) Пусть [latex]a_1\neq b_1[/latex], и пусть для определенности [latex]a_1=1[/latex], а [latex]b_1=2[/latex]. Так как [latex]a_1=1[/latex], то [latex]|\alpha|>0[/latex]. Тогда в силу (1) и [latex]|\beta|>0[/latex]. Следовательно, найдется число [latex]q[/latex] такое, что [latex]b_{3q+1} = 1[/latex]. В последовательности [latex]\beta[/latex] поменяем местами соседние тройки цифр [latex]b_{3(q-1)+1}, b_{3q+2}, b_{3q+3}[/latex] и [latex]b_{3(q-1)+1}, b_{3(q-1)+2}, b_{3(q-1)+3}[/latex]. В результате этой перестановки тройка [latex]b_{3(q-1)+1}, b_{3q+2}, b_{3q+3}[/latex] сдвигается на 3 цифры влево. Затем поменяем местами эту тройку с рядом стоящей тройкой цифр [latex]b_{3(q-2)+1}, b_{3(q-2)+2}, b_{3(q-2)+3}[/latex] и так далее; после [latex]q[/latex] перестановок получим последовательность [latex]\beta\prime\prime[/latex], первой цифрой которой будет [latex]b_{3q+1}[/latex], то есть 1. Последовательность [latex]\beta[/latex] и [latex]\beta\prime\prime[/latex] эквивалентны и поэтому, как было доказано выше, удовлетворяют условию (1). Значит, последовательности [latex]\alpha[/latex] и [latex]\beta\prime\prime[/latex] удовлетворяют условию (1). Но первые элементы этих последовательностей совпадают. Таким образом, случай б) свелся к уже разобранному случаю а). Теорема доказана.
Следовательно, если [latex]n=mk+q[/latex], где [latex]0<=q<k[/latex], то число классов эквивалентных последовательностей равно [latex] \left(m+1\right)^{k-q}\left(k+1\right)^{q} [/latex].

Ссылки

Условие задачи (стр.40-41)
Решение задачи на сайте Ideone.com (C++)
Решение задачи на сайте Ideone.com (Java)