Project Euler 266
@see http://projecteuler.net/index.php?section=problems&id=266
190以下の素数の積をPとして、
√Pより小さいPの約数のうち、最大のものの下16桁を求める。
log化すると、190以下の素数のlog値 42個をつかって、
0.5logPより小さい最大の和を作る問題になるが、探索空間が2^42なので一筋縄ではいかない。
21個ずつに分け、それぞれの作りうる和2^21個ずつを生成してから一方をソートし、
ソートしていない方の値それぞれについて、ソートしている方から条件を満たす最大の数を二分探索する。
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Modified 2009-12-05 13:06:22 |
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/**
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*/
package {
import flash.display.Sprite;
import flash.text.TextField;
import flash.utils.getTimer;
// @see http://projecteuler.net/index.php?section=problems&id=266
// 190以下の素数の積をPとして、
// √Pより小さいPの約数のうち、最大のものの下16桁を求める。
//
// log化すると、190以下の素数のlog値 42個をつかって、
// 0.5logPより小さい最大の和を作る問題になるが、探索空間が2^42なので一筋縄ではいかない。
// 21個ずつに分け、それぞれの作りうる和2^21個ずつを生成してから一方をソートし、
// ソートしていない方の値それぞれについて、ソートしている方から条件を満たす最大の数を二分探索する。
public class Euler266 extends Sprite {
private var _tf : TextField;
public function Euler266() {
_tf = new TextField();
_tf.width = 465;
_tf.height = 465;
addChild(_tf);
var s : int = getTimer();
tr(solve(190));
var g : int = getTimer();
tr((g - s) + " ms");
}
private function solve(N : int) : MPI
{
// 素数列挙
var primes : Array = doEratosthenes(N);
var n : int = primes.length;
tr(n);
var i : int, j : int;
// logに変換
var targ : Number = 0;
var lp : Array = new Array(n);
for(i = 0;i < n;i++){
lp[i] = Math.log(primes[i]);
targ += lp[i];
}
targ *= 0.5;
var offset : int = n / 2;
// 和生成・ソート
var ef : Vector.<Number> = expandNumber(lp.slice(0, offset));
var eb : Vector.<Number> = expandNumber(lp.slice(offset, n));
var oeb : Vector.<Number> = eb.concat();
eb.sort(Array.NUMERIC);
// 最大和の探索
var min : Number = Number.MAX_VALUE;
var minf : uint;
var minb : uint;
for(i = 0;i < ef.length;i++){
var v : Number = targ - ef[i];
var s : uint = 0;
var g : uint = eb.length;
do{
var m : uint = (s + g) >> 1;
if(eb[m] < v){
s = m;
}else{
g = m;
}
}while(g - s > 1);
var sub : Number = v - eb[s];
if(sub > 0 && sub < min){
min = sub;
minf = i;
minb = s;
}
}
// 素因数に戻す・積を求める
var a : Array = [];
var lpp : Number = 0; // 検算用
var mul : MPI = new MPI(1);
var indf : int = minf;
var indb : int = oeb.indexOf(eb[minb]); // expandNumberで生成直後のインデックスを求める
for(i = indf, j = 0;i > 0;i >>>= 1, j++){
if(i & 1){
lpp += Math.log(primes[j]);
mul = MPI.mulint(mul, primes[j]);
a.push(primes[j]);
}
}
for(i = indb, j = offset;i > 0;i >>>= 1, j++){
if(i & 1){
lpp += Math.log(primes[j]);
mul = MPI.mulint(mul, primes[j]);
a.push(primes[j]);
}
}
tr(a);
tr(min);
tr(lpp);
tr(targ);
return mul;
}
private function expandNumber(a : Array) : Vector.<Number>
{
var ret : Vector.<Number> = new Vector.<Number>(1 << a.length);
ret[0] = 0;
for(var i : int = 0;i < a.length;i++){
var lim : int = 1 << i;
for(var j : int = lim - 1;j >= 0;j--){
ret[j + lim] = ret[j] + a[i];
}
}
return ret;
}
/*
private function solve() : Number
{
var primes : Array = doEratosthenes(190);
var n : int = primes.length;
tr(n);
var lp : Array = new Array(n);
var i : int;
var targ : Number = 0;
for(i = 0;i < n;i++){
lp[i] = Math.log(primes[i]);
targ += lp[i];
}
targ *= 0.5;
var offset : int = n / 2;
var ef : Array = expand(lp.slice(0, offset));
var eb : Array = expand(lp.slice(offset, n));
ef.sortOn("0", Array.NUMERIC);
eb.sortOn("0", Array.NUMERIC);
var min : Number = Number.MAX_VALUE;
var mini : uint;
var mins : uint;
for(i = 0;i < ef.length;i++){
var v : Number = targ - ef[i][0];
if(v < 0)break;
var s : uint = 0;
var g : uint = eb.length;
do{
var m : uint = (s + g) >> 1;
if(eb[m][0] < v){
s = m;
}else{
g = m;
}
}while(g - s > 1);
var sub : Number = v - eb[s][0];
if(sub > 0 && sub < min){
min = sub;
mini = i;
mins = s;
}
// tr(v, s, eb[s]);
}
var mul : Number = 1;
var a : Array = [];
for each(i in ef[mini][1]){
mul *= primes[i];
mul %= 10000000000000000;
a.push(primes[i]);
}
for each(i in eb[mins][1]){
mul *= primes[i + offset];
mul %= 10000000000000000;
a.push(primes[i + offset]);
}
tr(a);
tr(min);
return mul;
}
*/
private function expand(a : Array) : Array
{
var ret : Array = new Array(1 << a.length);
ret[0] = [0, []];
for(var i : int = 0;i < a.length;i++){
var lim : int = 1 << i;
for(var j : int = lim - 1;j >= 0;j--){
ret[j + lim] = [ret[j][0] + a[i], ret[j][1].concat(i)];
}
}
return ret;
}
private static function doEratosthenes(n : int) : Array
{
var ar : Vector.<uint> = new Vector.<uint>(n / 2 - 1);
var i : int;
for(i = 0;i < ar.length;i++)ar[i] = 1;
var sq : int = (Math.sqrt(n) - 3) >> 1;
for(var p : int = 0;p <= sq;p++){
if(ar[p] == 1){
var m : int = (p << 1) + 3;
var m2 : int = m << 1;
for(var mm : int = m * m;mm <= n;mm += m2){
ar[(mm - 3) >> 1] = 0;
}
}
}
var ret : Array = [2];
for(i = 0;i < ar.length;i++){
if(ar[i] == 1)ret.push((i << 1) + 3);
}
return ret;
}
private function tr(...o : Array) : void
{
_tf.appendText(o + "\n");
_tf.scrollV = _tf.maxScrollV;
}
}
}
class MPI
{
public var d : Vector.<uint>;
public function MPI(v : * = 0)
{
if(v is Number){
d = Vector.<uint>([]);
for(var n : Number = v;n != 0;n = Math.floor(n / 10))d.push(n % 10);
if(v == 0)d.push(0);
}else if(v is String){
d = Vector.<uint>([]);
for(var i : int = v.length - 1;i >= 0;i--){
d.push(uint(v.charAt(i)));
}
}else if(v is Array){
d = Vector.<uint>(v);
}else if(v is Vector.<uint>){
d = v.concat();
}else if(v is MPI){
d = v.d.concat();
}
if(d)shave();
}
public static function add(a : MPI, b : MPI) : MPI
{
var ret : MPI = new MPI(a);
var i : int;
var minl : int = Math.min(ret.d.length, b.d.length);
for(i = 0;i < minl;i++){
ret.d[i] += b.d[i];
}
for(i = ret.d.length;i < b.d.length;i++){
ret.d.push(b.d[i]);
}
ret.carry();
return ret;
}
public static function addint(a : MPI, b : int) : MPI
{
var ret : MPI = new MPI(a);
ret.d[0] += b;
ret.carry();
return ret;
}
public function addint_(b : int) : MPI
{
this.d[0] += b;
this.carry();
return this;
}
public function inc() : void
{
d[0]++;
for(var i : int = 0;i < d.length;i++){
if(d[i] >= 10){
var c : uint = d[i] / 10;
if(i == d.length - 1){
d.push(0);
}
d[i + 1] += c;
d[i] %= 10;
}else{
break;
}
}
}
public static function sub(a: MPI, b : MPI) : MPI
{
if(comp(a, b) < 0){
var m : MPI = a; a = b; b = m;
}
// a - b
var ret : MPI = new MPI(a);
var i : int;
for(i = 0;i < b.d.length;i++){
ret.d[i] -= b.d[i];
}
ret.minuscarry();
return ret;
}
public static function subint(a : MPI, b : int) : MPI
{
var ret : MPI = new MPI(a);
ret.d[0] -= b;
ret.minuscarry();
return ret;
}
public function subint_(b : int) : MPI
{
this.d[0] -= b;
this.minuscarry();
return this;
}
public static function comp(a : MPI, b : MPI) : int
{
if(a.d.length != b.d.length)return a.d.length - b.d.length;
for(var i : int = a.d.length - 1;i >= 0;i--){
if(a.d[i] != b.d[i]){
return a.d[i] - b.d[i];
}
}
return 0;
}
public static function mul(a : MPI, b : MPI) : MPI
{
var retv : Vector.<uint> = new Vector.<uint>(a.d.length + b.d.length);
var i : int, j : int;
for(i = 0;i < retv.length;i++)retv[i] = 0;
for(i = 0;i < a.d.length;i++){
for(j = 0;j < b.d.length;j++){
retv[i + j] += a.d[i] * b.d[j];
}
}
var ret : MPI = new MPI(retv);
ret.carry();
ret.shave();
return ret;
}
public static function mulint(a : MPI, b : int) : MPI
{
var ret : MPI = new MPI(a);
for(var i : int = 0;i < ret.d.length;i++){
ret.d[i] *= b;
}
ret.carry();
return ret;
}
public function mulint_(b : int) : MPI
{
for(var i : int = 0;i < d.length;i++){
this.d[i] *= b;
}
this.carry();
return this;
}
public static function div(a : MPI, b : MPI) : Array
{
var bm : Array = new Array(10);
var i : int, j : int;
for(i = 1;i <= 9;i++)bm[i] = mulint(b, i);
var retr : Vector.<uint> = Vector.<uint>([]);
var m : MPI = new MPI(0);
for(i = a.d.length - 1;i >= 0;i--){
m = addint(mulint(m, 10), a.d[i]);
for(j = 1;j <= 9;j++){
if(comp(m, bm[j]) < 0)break;
}
retr.push(j - 1);
if(j >= 2)m = sub(m, bm[j - 1]);
}
var ret : MPI = new MPI(retr.reverse());
ret.shave();
m.shave();
return [ret, m];
}
public static function divint(a : MPI, b : int) : Array
{
var i : int;
var retr : Vector.<uint> = Vector.<uint>([]);
var m : int = 0;
for(i = a.d.length - 1;i >= 0;i--){
m = m * 10 + a.d[i];
var dv : int = m / b;
retr.push(dv);
m %= b;
}
var ret : MPI = new MPI(retr.reverse());
ret.shave();
return [ret, m];
}
// 末尾の0の個数
public function nLast0() : int
{
for(var i : int = 0;i < d.length && d[i] == 0;i++);
return i;
}
// 位上げ
public function carry() : void
{
for(var i : int = 0;i < d.length;i++){
if(d[i] >= 10){
var c : uint = d[i] / 10;
if(i == d.length - 1){
d.push(0);
}
d[i + 1] += c;
d[i] %= 10;
}
}
}
// 位下げ
public function minuscarry() : void
{
for(var i : int = 0;i < d.length;i++){
if(d[i] <= 2147483648)continue; // やっつけ
var v : int = d[i] - 4294967296;
var c : int = (-v + 9) / 10;
d[i + 1] -= c;
d[i] += 10 * c;
}
shave();
}
// 上位の桁から0を削る
public function shave() : void
{
for(var i : int = d.length - 1;i >= 1;i--){
if(d[i] > 0)break;
d.pop();
}
}
public function toString() : String
{
return d.concat().reverse().join('');
}
}