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AI 文章
最后更新于 2025-07-31 11:57:24
作者
the_Wolf_King
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(前言:今天怎么又5道题啊!!!) # 错题一 # 分析题目 题目要求计算 \( 2^a + 2^b - 2^c \) 的二进制表示中1的个数。直接计算这个表达式对于大的a、b、c(比如1e9)是不现实的,因为这会得到一个极其巨大的数。因此,我们需要找到一个数学规律或模式,避免直接计算这个巨大的数。 ## 关键观察 1. 当a、b、c都是不同的数时(题目保证c < b < a),我们可以考虑二进制表示: - \( 2^a \) 的二进制是1后面跟着a个0(例如 \( 2^3 = 1000_2 \)) - \( 2^b \) 的二进制是1后面跟着b个0 - \( -2^c \) 的二进制是负的1后面跟着c个0 2. 组合起来 \( 2^a + 2^b - 2^c \): - 如果b > c,那么 \( 2^b - 2^c = 2^c (2^{b-c} - 1) \),而 \( 2^{b-c} - 1 \) 的二进制是(b-c)个1。 - 因此,\( 2^b - 2^c \) 的二进制是1后面跟着(b-c)个1,再跟着c个0。 - 然后再加上 \( 2^a \),这相当于在最高位设置一个1。 3. 最终结果的二进制形式: - 一个1(来自 \( 2^a \))后面跟着(a-b-1)个0,然后一个1(来自 \( 2^b \)),接着(b-c)个1(来自 \( 2^b - 2^c \)),最后c个0。 - 但是更准确地说,可以简化为:1(a位) + 从b位开始的(b-c+1)个1(因为 \( 2^b - 2^c = 2^c (2^{b-c} - 1) \))和后面的c个0。 4. 1的个数: - 最高位的1(来自 \( 2^a \))加上(b-c+1)个1(来自 \( 2^b - 2^c \)),总共是1 + (b - c + 1) = b - c + 2。 - 但是需要验证这个结论是否正确。 ## 验证样例 样例输入:3 2 1 计算:\( 2^3 + 2^2 - 2^1 = 8 + 4 - 2 = 10 \) 10的二进制是1010,其中有2个1。 根据我们的公式:b - c + 2 = 2 - 1 + 2 = 3,与样例不符,说明公式有误。 重新思考: \( 2^a + 2^b - 2^c \): - 如果a > b > c,那么 \( 2^a \) 不会影响 \( 2^b - 2^c \) 的低位。 - \( 2^b - 2^c = 2^c (2^{b-c} - 1) \),即从c位到b-1位都是1。 - 加上 \( 2^a \) 后,二进制形式是:1(a位) + 0...0 + 1(b位) + (b-c)个1 + c个0。 - 但是这样合并后,可能会有进位。 更准确的分析: 1. \( 2^b - 2^c \) 的二进制是从c到b-1位都是1,其余是0。 2. 加上 \( 2^a \)(a > b)不会引起进位,所以结果是: - 第a位:1 - 第b位:1(因为 \( 2^b \)) - 第c到b-1位:1(因为 \( -2^c \) 相当于在c位减去1,可能需要借位) - 但实际上 \( 2^b - 2^c \) 就是从c到b-1位都是1,b位是1,更高位是0。 - 然后加上 \( 2^a \) 就是在a位设置1。 - 所以最终二进制是:a位1,b位1,c到b-1位1,其余0。 - 但这样1的个数是1(a位) + 1(b位) + (b - c)(c到b-1位)= 2 + b - c。 - 对于样例:2 + 2 - 1 = 3,但实际是2,又不对。 看来需要更精确的计算: 样例:a=3, b=2, c=1 \( 2^3 = 1000 \) \( 2^2 = 0100 \) \( -2^1 = -0010 \) 相加:1000 + 0100 = 1100 1100 - 0010 = 1010(即10) 确实有2个1。 按照之前的思路: b - c + 1 = 2 - 1 + 1 = 2,这与样例一致。 所以正确的公式可能是: 如果a > b > c,那么1的个数是: - 1(来自 \( 2^a \)) + (b - c)(来自 \( 2^b - 2^c \)) = 1 + b - c。 但是样例是2,所以可能是1 + (b - c + 1) - 1?不太清楚。 另一种思路: \( 2^a + 2^b - 2^c = 2^a + (2^b - 2^c) \) \( 2^b - 2^c \) 的二进制有(b - c + 1)个1(因为 \( 2^{b-c+1} - 2^0 \) 的形式)。 然后加上 \( 2^a \) 会添加一个新的1,除非进位消去一些1。 但是因为a > b > c,所以不会进位消去。 因此总1的个数是1 + (b - c + 1) - ? 不太确定。 重新考虑: \( 2^b - 2^c = 2^c (2^{b-c} - 1) \) \( 2^{b-c} - 1 \) 的二进制是(b-c)个1。 所以 \( 2^b - 2^c \) 的二进制是1后面跟着(b-c)个1,再跟着c个0。 加上 \( 2^a \) 后,因为a > b,所以不会进位。 因此,最终的二进制是: - 第a位:1 - 第b位:1 - 第c到b-1位:1 - 其余位:0 所以1的个数是: 1(a位) + 1(b位) + (b - c)(c到b-1位)= 2 + b - c。 对于样例:2 + 2 - 1 = 3,但实际是2。 看起来我的分析还是有误。 换一种方法: \( 2^a + 2^b - 2^c \) 可以看作: \( 2^a \) 的二进制:1 followed by a zeros. \( + 2^b \) 的二进制:1 followed by b zeros. \( - 2^c \) 的二进制:- (1 followed by c zeros). 合并: \( 2^a + 2^b \) 的二进制:1 (a位) + 1 (b位),其余0。 然后减去 \( 2^c \): 如果b > c,那么从c位开始借位。 具体来说: - 如果b == c + 1,那么 \( 2^b - 2^c = 2^c \),所以结果是 \( 2^a + 2^c \),二进制中1的个数是2。 - 如果b > c + 1,那么 \( 2^b - 2^c \) 会有多个连续的1。 例如: a=3, b=2, c=1: \( 2^3 + 2^2 - 2^1 = 8 + 4 - 2 = 10 \) (1010) -> 2个1. a=4, b=3, c=1: \( 16 + 8 - 2 = 22 \) (10110) -> 3个1. a=4, b=3, c=2: \( 16 + 8 - 4 = 20 \) (10100) -> 2个1. 看起来规律是: 如果b == c + 1,结果是2。 否则,结果是(b - c) + 1。 对于第一个样例:b=2, c=1 -> b - c =1, so 1 +1=2,正确。 第二个例子:b=3, c=1 -> b - c=2, so 2 +1=3,正确。 第三个例子:b=3, c=2 -> b - c=1, so 1 +1=2,正确。 因此,一般情况的公式是: 如果b == c + 1,结果是2。 否则,结果是(b - c) + 1。 但是第一个样例就是b = c + 1,结果是2,符合这个规则。 所以通用公式可以是(b - c) + 1。 因为: - 当b = c + 1: (1) +1=2. - 当b = c + k: (k) +1 = k +1. 所以最终的1的个数是(b - c) + 1。 ## 结论 经过以上分析和验证,可以得出结论: \( 2^a + 2^b - 2^c \) 的二进制表示中1的个数等于(b - c) + 1。 # 解决代码 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { long long a, b, c; cin >> a >> b >> c; cout << (b - c + 1) << endl; return 0; } ``` ## 代码解释 1. 输入三个整数a、b、c。 2. 直接计算并输出(b - c + 1),这就是 \( 2^a + 2^b - 2^c \) 的二进制表示中1的个数。 3. 这个公式经过了数学推导和样例验证,能够高效地解决问题,即使对于很大的a、b、c(比如1e9)也能立即得出结果。
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