[CQOI2014]数三角形(组合计数+容斥原理)

2021-04-30 14:24:49 浏览数 (1)

题意: 给一个n*m的网格,让你计算三角形三个顶点都在网格点上的三角形的数量。

思路: 首先我们可以知道,n * m的网格一共有 sum= (n 1)*(m 1) 个网格点。

然后在一个矩形的网格中,要想组成三角形,只需要满足三点不共线即可

我们预处理C[i][j]这样一个数组,表述从i个格点中抽取j个格点的数量。 那么ans = C[sum][3] - 三点共线

那么接着我们来考虑三点共线的情况: 1.横着共线 2.竖着共线 3.斜着共线

1.对于横着共线:C[n 1][3]*(m 1); 我们可以理解为一列中有n 1个网格点,我们从中拿出三个,然后一共有m 1列。

2.同上

3.对于斜着共线: 我们要有这样的一个理念:固定两个端点,然后以这两个点为坐标做直角三角形,那么覆盖整点数为gcd(直角边,直角边) 1

作图解释下:

如上图,我们现有AB两个端点,我们想在AB之间再找一个点,那么首先我们需要知道AB之间有多少个点,即为—gcd(AC,AB) 1 然后我们减去2个端点即为第三个点可选取的个数。

在得到这第三个点可选取个数后,我们这条斜线可不是只有这么一条啊。我们可以在网格里面上下左右移动。 作图解释如下:

其中,红色为初始。(其实图中三角形斜线就不够三个点是不符合的,但主要是作图不好画,大家理解即可)

我们枚举三角形两条直角边的长度,然后判断是否斜边覆盖>=3个端点,减去2个端点,乘以(n-i)乘以(m-j)。因为矩阵有主对角线跟副对角线,所以我们还得乘2。

到这里,我们把三点共线情况都减去,即得到ans。

code:

代码语言:javascript复制
#include<bits/stdc  .h>
#define maxn 1000010
using namespace std;
typedef long long ll;
ll c[maxn][5];
ll n,m,sum,ans;

ll gcd(ll a,ll b){
	return b==0?a:gcd(b,a%b);
}

void init(){//因为只需要选择3个点,我们处理到3即可
	c[0][0] = 1;
	for(int i=1;i<=sum;i  ){
		c[i][0]=1;
		for(int j=1;j<=3;j  ){
			c[i][j] = c[i-1][j]   c[i-1][j-1];
		}
	}
}

void solve(){
	ll res;
	ans = c[sum][3];
	ans -= c[n][3]*m   c[m][3]*n;//减去横的竖的
	for(int i=1;i<n;i  ){
		for(int j=1;j<m;j  ){
			 res = gcd(i,j) 1;
			 if(res==2) continue;//不够三个点跳过
             else ans -= (res-2)*(n-i)*(m-j)*2;//够上下左右移动后所有的数量
		}
	}
}

int main(){
    cin>>n>>m;
    n  ,m  ; //这里我直接让其自加,方便后续处理
	sum = n*m;
	init();
	solve();
	cout<<ans<<endl; 
	return 0;
} 

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