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把质数拆成两组生成所有乘积,二分答案并双指针统计不超过它的乘积对数。

OJ: luogu

题目 ID: CF912E

难度:省选/NOI-

标签:Meet-in-the-Middle二分答案数论python

日期: 2026-07-16 20:10

题意

给定至多 16 个质数,求所有质因子都来自该集合的第 k 小正整数,答案不超过 101810^{18}

思路

把质数交错分到两组,分别 DFS 枚举不超过 101810^{18} 的所有质数幂乘积。每个合法数唯一写成 left * right

二分候选答案 limit。两边乘积列表升序后,用一个只向左移动的右指针统计满足 left[i] * right[j] <= limit 的配对数。计数至少 k 时收缩上界。

乘法比较写成 left > limit // right,避免其他语言中的 64 位溢出。

Python 知识

  • primes[::2]primes[1::2] 交错拆分,比按连续位置切分更平衡小质数。
  • 递归中的 while 自然枚举某质数指数为 0、1、2……。
  • Python 大整数不会溢出,但除法比较仍更便于迁移到 C++。

代码

python
import sys


LIMIT = 10**18
input = sys.stdin.buffer.readline
n = int(input())
primes = list(map(int, input().split()))
rank = int(input())


def products(selected):
    result = []

    def dfs(index, value):
        if index == len(selected):
            result.append(value)
            return
        prime = selected[index]
        while value <= LIMIT:
            dfs(index + 1, value)
            if value > LIMIT // prime:
                break
            value *= prime

    dfs(0, 1)
    return sorted(result)


left = products(primes[::2])
right = products(primes[1::2])


def count_not_greater(limit):
    count = 0
    j = len(right) - 1
    for value in left:
        while j >= 0 and value > limit // right[j]:
            j -= 1
        if j < 0:
            break
        count += j + 1
    return count


low, high = 1, LIMIT
while low < high:
    middle = (low + high) // 2
    if count_not_greater(middle) >= rank:
        high = middle
    else:
        low = middle + 1
print(low)

复杂度

设两边乘积数为 A,BA,B,生成与排序 O(AlogA+BlogB)O(A\log A+B\log B),二分计数 O((A+B)log1018)O((A+B)\log 10^{18})

总结

乘法闭包看似无限,但答案上界让每组可枚举;折半后再二分秩是核心组合。