Harmonic Number (II) 谐波级次

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本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。​​​​​​​​ ​

I was trying to solve problem '1234 - Harmonic Number' , I wrote the following code

long long H( int n ) {
long long res = 0;
for( int i = 1; i <= n; i++ )
res = res + n / i;
return res;
}

Yes, my error was that I was using the integer divisions only. However, you are given n, you have to find H(n) as in my code.

Input

Input starts with an integer T ( ≤ 1000) , denoting the number of test cases.

Each case starts with a line containing an integer n (1 ≤ n < 231) .

Output

For each case, print the case number and H(n) calculated by the code.

Sample Input

11

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2147483647

Sample Output

Case 1: 1

Case 2: 3

Case 3: 5

Case 4: 8

Case 5: 10

Case 6: 14

Case 7: 16

Case 8: 20

Case 9: 23

Case 10: 27

Case 11: 46475828386

题意:

让我们求f(n)=n/1+n/2+n/3+......+n/n;同时注意n/i取整;

第一种:

首先我们先看数据的范围,n (1 ≤ n < 2 31),数据范围太大,如果我们按照题目中的代码直接暴力肯定超时,那么,我们就要优化代码;

f=n/x这个函数关于y = x 对称对称点刚好是sqrt(n),于是就简单了直接求sum+n/i (ii<n && i >=1),然后乘以2,再减去ii即可。

当n==10时,m=sqrt(10)==13,f(10)==(10+5+3)2-33=27;

关于m对称,左右相差mm,左边10+5+3=18,右边2+2+1+1+1+1+1=9,和左边相差33=9,

故,这道题我们就可以简化了;

公式:

m=sqrt(n);

f(n)=(n/1+n/2+n/3+......+n/k)2-mm;(n/k<=m);

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
#include<algorithm>
typedef long long ll;
using namespace std;
int main()
{
    int t,k=1;
    ll n;
    scanf("%d",&t);
    for(int i=0; i<t; i++)
    {
        scanf("%lld",&n);
        ll res=0;
        int m=sqrt(n);
        for(int i=1; i<=m; i++)
            res+=n/i;
        res*=2;             ///找规律
        res-=m*m;
        printf("Case %d: %lld\n",k++,res);
    }
    return 0;
}

第二种:

假设 tmp 是 n/i 的值,当n == 10的时候(取具体值) 当 tmp = 1 时,个数 是10/1 - 10/2 == 5个 
当 tmp = 2 时,个数 是10/2 - 10/3 == 2个 

当 tmp = 3 时,个数 是10/3 - 10/4 == 1个 ………… 当 tmp = 10时,个数是10/10 - 10/11 == 1个 所以我们发现有个规律了,当tmp == i 的时候,我们要求的个数就是 10/i - 10/(i+1),然后我们前1 — sqrt(n)个数的数值还是比较大的,但是数据范围变小了 暴力可以求出来,剩下的 sqrt(n)+1 — n个数中 数据范围还是比较大,但是 n/i 的数据范围介于 1 - sqrt(n)之间,所以用我们找出的规律可以求出来,我们只需要 两个for循环就搞定了,时间复杂度 O(sqrt(n)),

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
#include<algorithm>
typedef long long ll;
using namespace std;
ll h(ll n)
{
    ll res=0;
    int m=sqrt(n);
    for(int i=1;i<=m;i++)
        res+=n/i;
    for(int i=1;i<=m;i++)
        res+=(n/i-n/(i+1))*i;
    if(m==n/m)
        res-=m;
    return res;
}
int main()
{
    int t,k=1;
    ll n;
    scanf("%d",&t);
    for(int i=1;i<=t;i++)
    {
        scanf("%lld",&n);
        printf("Case %d: %lld\n",k++,h(n));
    }
    return 0;
}