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HDU-5833 Zhu and 772002(异或方程高斯消元)

题意:

给出 n 个整数,从中选出 1 个或者多个,使得选出的整数乘积是完全平方数。问一共有多少种选法?答案对 1e9+7 取模。

思路:

一个数可以看成若干个素因子的若干次方的乘积,而我们只关系平方数,因此一个数可以表示成若干因子的奇数次方和偶数次方的乘积,奇数次方直接表示为1,偶数直接表示为0,例如12就表示成2^0*3^1。2000以内的素数总共303个,而n最多也只有300个,所以可以针对每一个素因子设一个n个未知数的方程,系数矩阵a[i][j]的含义是对于第i个质因子在第j个数中是偶数次幂还是奇数次幂,值为0或者1,而未知数矩阵x[i][j]的含义是对于第i个质因子选或者不选相应的第j个数,值为0或者1,它们之间的运算是&运算,因为只有同时为1的时候才对当前行的这个方程有影响。然后将当前行的n个组合异或起来,我们希望的是它们的异或值等于0,因为这样才是一个平方数嘛。所以303个方程能够约束所有的情况,然后我们求出x的通解,计算一下自由变量的个数即可,即2^(自由变量的个数),然后再减去一个1,即去掉都不选的情况。

代码:

//异或方程版  
#include <iostream>
#include <string.h>  
#include <cstdio>  
#define ll long long 
using namespace std;
struct GAUSS {
    const static ll mod = 1e9+7;
    const static int maxn = 505;
    int r, c, free_x, cnt;  //cnt表示x取值的值域
    ll matrix[maxn][maxn];  
    ll x[maxn];
	ll ans;
    void init(int _r, int _c, int _cnt)
    {
    	r = _r, c = _c, cnt = _cnt;
        memset(matrix, 0, sizeof matrix);
    }
    //构造增广矩阵(系数, b)
    void Link(int r, int c, ll val)
    {
        matrix[r][c] = val;
    }
    ll _abs(ll x)  
    {  
        return x < 0? -x: x;  
    }  
    ll qpow(ll bas, int n)  
    {  
        ll ans = 1;  
        while(n)
        {
            if(n&1) ans = ans*bas%mod;
            bas = bas*bas%mod;
            n >>= 1; 
        }
        return ans;
    }
    void swap_row(int a, int b)  
    {  
        for(int i = 0; i <= c; ++i)  
        {  
            ll tmp = matrix[a][i];  
            matrix[a][i] = matrix[b][i];  
            matrix[b][i] = tmp;  
        }  
    }  
    void swap_col(int a, int b)  
    {  
        for(int i = 0; i < r; ++i)  
        {  
            ll tmp = matrix[i][a];  
            matrix[i][a] = matrix[i][b];  
            matrix[i][b] = tmp;  
        }  
    }  
    bool gauss()  
    {  
        int row, col, maxrow, i, j;  
        for(row = 0, col = 0; row < r && col < c; ++row)  
        {  
            maxrow = row;  
            for(i = row+1; i < r; ++i)  
            {  
                if(_abs(matrix[i][col]) > _abs(matrix[maxrow][col])) maxrow = i;  
            }  
            if(matrix[maxrow][col] == 0)  
            {  
                ++col;  
                --row;  
                continue;  
            }  
            if(maxrow != row) swap_row(row, maxrow);  
            for(i = row+1; i < r; ++i)  
            {  
                if(matrix[i][col])  
                { 
                    for(j = col; j <= c; ++j)  
                    {  
                        //类似模拟一行减去另一行乘以一个常数 
                        matrix[i][j] ^= matrix[row][j];
                    }  
                }  
            }  
            ++col;  
        }  
        for(i = row; i < r; ++i)  
            if(matrix[i][c]) return false;  //无解  
        free_x = c-row;  
        //转化为上三角 
        for(i = 0; i < r && i < c; ++i)  
        {  
            if(matrix[i][i] == 0)  
            {  
                for(j = i+1; j < c; ++j) 
                if(matrix[i][j])   
                {  
                    swap_col(i, j);  
                    break;  
                }  
            }  
        }
        ans = qpow(cnt, free_x);  
        return true;  
    } 
    //如果存在唯一解,下面计算每个未知数的值 
    void calc_x()  
    {  
        for(int i = c-1; i >= 0; --i)  
        {  
            ll tmp = matrix[i][c];  
            for(int j = i+1; j < c; ++j)  
                tmp ^= (matrix[i][j]&x[j]);
            
            x[i] = matrix[i][i]^tmp%mod;  
        }  
    }
} AC;
int t, n;
int prime[2005], isprime[2005], prime_cnt;
ll a[305];
void init()  
{  
    prime_cnt = 0;
    for(int i = 2; i <= 2000; ++i)
    if(!isprime[i])
    {
        prime[prime_cnt++] = i;
        for(int j = i*i; j <= 2000; j += i)
        isprime[j] = 1;
    }
}
void solve()  
{
    AC.init(prime_cnt, n, 2);
    for(int i = 0; i < prime_cnt; ++i)
    {
        for(int j = 0; j < n; ++j)
        {
            ll t = a[j], p = prime[i];
            int tcnt = 0;
            while(t%p == 0)
            ++tcnt, t /= p;
            AC.Link(i, j, (tcnt&1));
        }
        AC.Link(i, n, 0);
    }
    if(!AC.gauss()) puts("0");
    else printf("%lld\n", (AC.ans-1+AC.mod)%AC.mod);
    //AC.calc_x();
}
int main()  
{  
    //freopen("in.txt", "r", stdin);
    init();
    scanf("%d", &t);
    for(int _ = 1; _ <= t; ++_)
    {
        scanf("%d", &n);
        for(int i = 0; i < n; ++i)
        scanf("%lld", &a[i]);
        printf("Case #%d:\n", _);
        solve();
    }
    return 0;  
}


继续加油~

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