四平方和 剪枝+枚举 【蓝桥真题】(c++)

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四平方和

四平方和定理,又称为拉格朗日定理:

每个正整数都可以表示为至多4个正整数的平方和。 如果把0包括进去,就正好可以表示为4个数的平方和。

比如: 5 = 0^2 + 0^2 + 1^2 + 2^2 7 = 1^2 + 1^2 + 1^2 + 2^2 (^符号表示乘方的意思)

对于一个给定的正整数,可能存在多种平方和的表示法。 要求你对4个数排序: 0 <= a <= b <= c <= d 并对所有的可能表示法按 a,b,c,d 为联合主键升序排列,最后输出第一个表示法

程序输入为一个正整数N (N<5000000) 要求输出4个非负整数,按从小到大排序,中间用空格分开

例如,输入: 5 则程序应该输出: 0 0 1 2

再例如,输入: 12 则程序应该输出: 0 2 2 2

再例如,输入: 773535 则程序应该输出: 1 1 267 838

资源约定: 峰值内存消耗(含虚拟机) < 256M CPU消耗 < 3000ms

请严格按要求输出,不要画蛇添足地打印类似:“请您输入...” 的多余内容。

我的思路

  • 首先分析出题目要求,四个数a、b、c、d的平方和要等于n并且输出时要按照大小a<=b<=c<=d输出,根据该题目要求,建立四个枚举循环,每两个循环中都进行一次保存,最后通过平方和比较记录结果,注释已附在算法中。

算法展示

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
int N,a,b,c,d;
//存储c,d的值
struct cd{
	int c;
	int d;
};

map <int,cd>cache;//int存储a、b、c、d中cd的平方和,cd存储c、d的值

int main() {
	cin>>N;
	//存储c、d值
	for(c=0;c*c<=(N/2);c++)//因为a<=b<=c<=d,假设a==b==0,则c的平方最大等于d的平方,即c的平方小于等于N的二分之一
	{
		for(d=c;d*d<=N;d++)
		{
			cd c_d = {c,d};
			cache[N-c*c-d*d]= c_d;
		}
	}
	
	//比较并打印结果
	for(a=0;a<=(N/4);a++)
	{
		for(b=0;b<=(N/3);b++)
		{
			if(cache.find(a*a+b*b)!=cache.end())//找到N-c*c-d*d==a*a+b*b,且此时不是map末尾
			{
				cd cd = cache[a*a+b*b];
				cout<<a<<" "<<b<<" "<<cd.c<<" "<<cd.d<<endl;
				return 0;
			}
		}
	}
		
    return 0;
}


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