题目链接:UVA11542 Square
题目大意:
有 T 组数据,每组数据中有 n 个数,分别为 a_{1},a_{2},a_{3}…a_{n}。从这 n 个数中任选一个或多个数使得所取出来的数的乘积为完全平方数,问有多少种取法。
其中 1 \leq T\leq 30,1 \leq N\leq 100,1 \leq a_{i}\leq 10^{15},并且每个数不包含大于 500 的质因子。
解题思路:
可以将集合里的每个数拆成素数之积,比如第三组,4 = 2^2 ,6 = 2^1 * 3^1 , 10 = 2^1 * 5^1 , 15 = 3^1 * 5^1。
能拆出来的素数因子有三个,就列三个方程,将 4,6,10,15 这四个数记做 X_1,X_2,X_3,X_4。他们取 1 代表要选这个数字,取 0 等于不选这个数字。
对于素数因子 2 : 2X_1 + 1X_2 + 1X_3 + 0X_4 = 0
对于素数因子 3 : 0X_1 + 1X_2 + 0X_3 + 1X_4 = 0
对于素数因子 5 : 0X_1 + 0X_2 + 1X_3 + 1X_4 = 0
由于要使得最终的积可以开根,所以每个因子的指数得是偶数。
所以可以把系数模2得到:
对于素数因子 2 : 0X_1 + 1X_2 + 1X_3 + 0X_4 = 0
对于素数因子 3 : 0X_1 + 1X_2 + 0X_3 + 1X_4 = 0
对于素数因子 5 : 0X_1 + 0X_2 + 1X_3 + 1X_4 = 0
系数矩阵:
\begin{matrix}
0 &1 &1 &0\cr
0 &1 &0 &1\cr
0 &0 &1 &1\cr
\end{matrix}
然后将它异或消元,可以得到系数矩阵的秩 x,则一共有 n-x+1 个自由变元。刨除全不选,答案为 2^{n-x+1}-1。
AC代码:
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 105;
const int M = 505;
bitset<N> a[N];
long long b[N];
int maxp;
int prime[M], num[M], tot;
void pre() {
for (int i = 2; i < M; i++) {
if (!num[i]) {
prime[++tot] = i;
}
for (int j = 1; j <= tot && i * prime[j] < M; j++) {
num[i *prime[j]] = 1;
if (i % prime[j] == 0) break;
}
}
}
void init(int n) {
maxp = 0;
for (int i = 1; i <= tot; i++) {
a[i].reset();
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {
long long x = b[i];
for (int j = 1; prime[j] <= x && j <= tot; j++) {
if (x % prime[j] == 0) {
int cnt = 0;
while (x % prime[j] == 0) {
cnt ^= 1; x /= prime[j];
}
a[j][i] = cnt;
maxp = max(maxp, j);
}
}
}
}
int Gauss(int n, int m) {
int i = 1, j = 1, r;
while (i <= n && j <= m) {
r = i;
for (int k = i; k <= n; k++) {
if (a[k][j]) {
r = k; break;
}
}
if (a[r][j]) {
if (r != i) swap(a[i], a[r]);
for (int k = 1; k <= n; k++) {
if (k != i && a[k][j]) a[k] ^= a[i];
}
i++;
}
j++;
}
return i;
}
int main() {
pre();
int T, n; scanf("%d", &T);
while (T--) {
scanf("%d", &n);
for (int i = 1; i <= n; i++) {
scanf("%lld", &b[i]);
}
init(n);
int ans = n - Gauss(maxp, n) + 1;
printf("%lld\n", (1LL << ans) - 1);
}
return 0;
}