Арифметические алгоритмы (Теория чисел)

Напишите программу, реализующую сложение, вычитание, умножение и деление дробей. Формат дробей во входных и выходных данных:

• знак числа (пишется только в случае, когда его отсутствие изменяет число);
• целая часть числа (нулевая целая часть не пишется, если есть числитель и знаменатель);
• пробел (не пишется, если отсутствует целая или дробная часть);
• числитель (если он не равен нулю);
• знак / (если есть числитель);
• знаменатель (если есть числитель).

Примеры представления дробных чисел: -7 3/4, 8 1/2, -7/11, 0, 11.

Ограничения (как на входные, так и на выходные данные): целая часть может принимать значения из диапазона 0...30 000, числитель и знаменатель могут принимать значения от 1 до 30 000, при делении второй операнд не равен нулю.

Входные данные
В первой строке вводится дробь (первый операнд), во второй - знак операции ("+" - сложение, "-" - вычитание, "*" - умножение, "/" - деление), в третьей строке - дробь (второй операнд). Обе дроби могут быть сократимы.

Выходные данные
В единственной строке выводится несократимая правильная дробь (результат) в описанном формате.

В 3141 году очередная экспедиция на Марс обнаружила в одной из пещер таинственные знаки. Они однозначно доказывали существование на Марсе разумных существ. Однако смысл этих таинственных знаков долгое время оставался неизвестным. Недавно один из ученых, профессор Очень-Умный, заметил один интересный факт: всего в надписях, составленных из этих знаков, встречается ровно K
 различных символов. Более того, все надписи заканчиваются на длинную последовательность одних и тех же символов.

Вывод, который сделал из своих наблюдений профессор, потряс всех ученых Земли. Он предположил, что эти надписи являются записями факториалов различных натуральных чисел в системе счисления с основанием K. А символы в конце - это конечно же нули - ведь, как известно, факториалы больших чисел заканчиваются большим количеством нулей. Например, в нашей десятичной системе счисления факториалы заканчиваются на нули, начиная с 5!=1·2·3·4·5 . А у числа 100! в конце следует 24 нуля в десятичной системе счисления и 48 нулей в системе счисления с основанием 6 - так что у предположения профессора есть разумные основания!

Теперь ученым срочно нужна программа, которая по заданным числам N и K найдет количество нулей в конце записи в системе счисления с основанием K числа N!=1·2·3·...·(N-1)·N, чтобы они могли проверить свою гипотезу. Вам придется написать им такую программу!

Входные данные
В первой строке входных данных содержатся числа N и K, разделенные пробелом, (1 <= N <= 10⁹, 2 <= K <= 1000).

Выходные данные
Выведите число X - количество нулей в конце записи числа N! в системе счисления с основанием K.

Напишите рекурсивную функцию, возводящую число a в степень n. Гарантируется, что все числа "помещаются" в стандартные вещественные (a и ответ) и целые (n) типы.

Входные данные
Вводится 2 числа - a и n (число n может быть отрицательным).

Выходные данные
Необходимо вывести  значение aⁿ

Будем называть числа круглыми, если они содержат в своей записи только цифры 0 и 5. Составим последовательность неотрицательных целых круглых чисел в порядке возрастания: 0, 5, 50, 55, 500, 505 и так далее.

Написать программу, которая находит K-е по порядку в этой последовательности круглое число.

Входные данные
Вводится одно натуральное число K- номер круглого числа в порядке возрастания.

Выходные данные
Программа должна вывести  круглое число с заданным номером.

На детском празднике дети водили хороводы. Как только музыка закончила играть, дети всё ещё стояли в кругу. Тут Лена вспомнила, что родители дали ей коробку с k конфетками «Wilky May». Лена не жадина, поэтому она решила раздать все свои конфетки друзьям из хоровода. Лена знает, что некоторые её друзья сладкоежки, а некоторые нет. Сладкоежки берут из коробки две конфетки, если в коробке есть хотя бы две конфетки, а иначе берут одну. Остальные друзья Лены всегда берут ровно одну конфетку из коробки.

Чтобы начать раздавать конфетки, Лена вышла из хоровода, после чего в хороводе остались n ее друзей. Чтобы раздавать конфетки было проще, Лена присвоила каждому другу в хороводе номер в порядке по часовой стрелке, начиная с её лучшего друга Ромы, который получил номер 1.

Лена дала коробку другу, который получил номер l, после чего каждый друг Лены, начиная с друга с номером l, брал конфетки из коробки и передавал коробку следующему в порядке по часовой стрелке другу. После того, как друг с номером r взял конфетки, в коробке конфеток не осталось. Обратите внимание, что возможно, что некоторые друзья Лены брали конфетки из коробки несколько раз, то есть коробка могла пройти несколько полных кругов по хороводу.

Лена не знает, кто из ее друзей сладкоежки, но ее интересует, сколько максимум из её друзей могут быть сладкоежками. Если же такой ситуации не могло случиться, и Лена ошиблась в своих наблюдениях, сообщите ей об этом.

Входные данные
В единственной строке задаются четыре целых числа n, l, r, k (1 ≤ n, k ≤ 10¹¹ , 1 ≤ l, r ≤ n ) — количество детей в хороводе, номер друга, которому Лена отдала коробку конфет, номер друга, который взял последнюю конфетку, и количество конфет в коробке, соответственно.

Выходные данные
Выведите одно целое число — максимально возможное количество сладкоежек среди друзей Лены или « -1 » (без кавычек), если Лена ошиблась в своих наблюдениях.
 

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные	Пояснение
1	4 1 4 12	2	Любые два друга могут быть сладкоежками, тогда каждый два раза получит коробку конфет и последним, кто возьмёт конфету, будет четвёртый человек.
2	5 3 4 10	3	Сладкоежками могут быть любые три друга, кроме друга, стоящего на третьем месте.
3	10 5 5 1	10	Только один друг возьмёт одну конфетку, но он может быть сладкоежкой, просто он не может взять две конфеты. Все остальные в кругу тоже могут быть сладкоежками, но они не могут взять ни одной конфеты.
4	5 4 5 6	-1	Лена ошиблась и такой ситуации быть не могло.

Рассмотрим натуральное число \(x\). Требуется прибавить к нему минимальное возможное целое неотрицательное число \(y\), чтобы двоичная запись получившегося числа \(x+y\) имела ровно \(k\) единиц.

Формат входных данных
Первая строка ввода содержит натуральное число \(x\) (\(1 \le x \le 10^{18}\)).

Вторая строка ввода содержит натуральное число \(k\) (\(1 \le k \le 60\)).

Формат выходных данных
Выведите минимальное возможное целое неотрицательное число \(y\), такое что двоичная запись числа \(x+y\) имеет ровно \(k\) единиц.

Постулат Бертрана утверждает, что для любого \(n \ge 2\) найдётся простое число \(p\), для которого \(n < p < 2n\). Постулат Бертрана был сформулирован в качестве гипотезы в 1845 году французским математиком Бертраном, проверившим её до \(n = 3\,000\,000\), и доказан в 1852 году Чебышёвым.

Петя хочет повторить подвиг Бертрана и убедиться в справедливости его постулата для разных значений \(n\). Однако, поскольку он не сомневается в корректности доказательства Чебышёва, он немного изменил цель: для данного \(n\), Петя хочет найти максимальный по длине отрезок составных чисел, который лежит строго между \(n\) и \(2n\).

Требуется найти такие \(l\) и \(r\), чтобы \(n < l \le r < 2n\), все числа от \(l\) до \(r\), включительно, были составными и \(r - l\) было максимально. Если подходящих отрезков несколько, необходимо вывести тот, у которого \(l\) минимально.

Формат входных данных
На вход подаётся одно целое чиcло \(n\) (\(3 \le n \le 10^7\)).

Формат выходных данных
Выведите искомые \(l\) и \(r\).

Старшеклассник Дима собирает робота, который должен передвигаться по рельсам вокруг испытательного стенда. Всего робот умеет выполнять 12 различных команд, но для нас представляют интерес три из них, связанные с управлением манипулятором. Дима решил передавать роботу блоки инструкций в виде числа: робот получает число, переводит его в систему счисления с основанием 12 и выполняет соответствующие цифрам команды. Коды команд, отвечающих за манипуляторы робота, кратны четырём. На вход подаётся N чисел – блоков с наборами команд. В скольких блоках робот выполнил не менее M команд с манипулятором?

Формат ввода На вход программе в первой строке подается натуральное число N (N ≤ 10000) – количество наборов команд. Во второй строке подаётся целое неотрицательное число M (0 ≤ M ≤ 1000) – требуемое количество команд с манипулятором. Далее в N строках на вход подаётся по одному целому числу в диапазоне от 0 до 4*10⁹ – блок команд, записанных в десятичной системе счисления.
Формат вывода Вывести одно целое число – в скольких блоках команд робот выполнил не менее M команд с манипулятором.

В ходе игры «Зарница» Витя и Паша пересылают друг другу важные сообщения. Но для того, чтобы противник не смог их понять, сообщения кодируются. Для кодирования информации ребята используют латинский алфавит из 26 букв, все буквы заглавные. Слова кодируются следующим образом. Каждая буква в слове заменяется ее порядковым номером в алфавите, записанном в системе счисления с основанием Sys (2 <= Sys <= 36). Все полученные числа записываются подряд без пробелов. Если числа (порядковые номера букв) в заданной системе счисления могут иметь разную длину, то более короткие числа дополняются слева нулями до требуемой длины. Например, в десятичной системе счисления порядковый номер буквы A будет равен 1, а буквы Z – 26. Соответственно, при шифровании, к единице слева будет дописан ноль. То есть код буквы A будет 01, а код буквы Z – 26. Для усложнения возможной расшифровки сообщения противником, при кодировании разных слов, могут использоваться различные системы счисления. Основание использованной системы счисления, выраженное двухзначным десятичным числом дописывается справа к коду всего слова.
Например, слово AZ, при использовании десятичной системы счисления, будет закодировано как 012610, а при использовании троичной системы счисления будет закодировано как 00122203.

Напишите программу, которая будет расшифровывать закодированные сообщения.
На вход программе подается одно закодированное сообщение. Длина сообщения не более 100 символов. Программа должна вывести исходное слово.

В ходе игры «Зарница» Саша и Женя пересылают друг другу важные сообщения. Но для того, чтобы противник не смог их понять, сообщения кодируются. Для кодирования информации ребята используют латинский алфавит из 26 букв, все буквы заглавные. Слова кодируются следующим образом. Каждая буква в слове заменяется ее порядковым номером в алфавите, записанном в системе счисления с основанием Sys (2 <= Sys <= 36). Все полученные числа записываются подряд без пробелов. Если числа (порядковые номера букв) в заданной системе счисления могут иметь разную длину, то более короткие числа дополняются слева нулями до требуемой длины. Например, в десятичной системе счисления порядковый номер буквы A будет равен 1, а буквы Z – 26. Соответственно, при шифровании, к единице слева будет дописан ноль. То есть код буквы A будет 01, а код буквы Z – 26. Для усложнения возможной расшифровки сообщения противником, для кодирования букв, стоящих на разных местах в слове, используются различные системы счисления. Основание использованной системы счисления выбирается исходя из порядкового номера буквы в кодируемом сообщении. Для кодирования первой буквы сообщения используется двоичная система счисления, для второй – троичная, для третьей – четверичная и т.д., до системы счисления с основанием 36 включительно. Далее основания систем счисления повторяются циклически – 2, 3, 4, …36, 2, 3, … Например, слово AZ, будет закодировано как 00001222.
Напишите программу, которая будет расшифровывать закодированные сообщения.
На вход программе подается одно закодированное сообщение. Длина сообщения не более 200 символов. Программа должна вывести исходное слово.

Старшеклассник Миша собирает робота, который должен передвигаться по рельсам вокруг испытательного стенда. Всего робот умеет выполнять 13 различных команд, но для нас представляют интерес три из них – «вперёд», «назад», «стой». Миша решил передавать роботу инструкции в виде цифр числа: робот получает число, переводит его в систему счисления с основанием 13 и выполняет соответствующие цифрам команды. Коды команд, отвечающих за изменение скорости робота, кратны шести.
На вход подаётся N чисел с наборами команд. Сколько раз робот изменит скорость, если считать, что он не встречает препятствий?

Формат ввода
На вход программе в первой строке подается натуральное число N (N ≤ 10000) – количество наборов команд. Далее в N строках на вход подаётся по одному целому числу в диапазоне от 0 до 4*109 – набор тринадцатеричных команд, записанных в десятичной системе счисления.
Формат вывода
Вывести одно целое число – сколько раз робот изменит скорость.

На уроке информатики Фоме задали задачу о проверке гипотезы Гольдбаха.
Условие задачи выглядело так:
Гипотеза Гольдбаха (не доказанная до сих пор) утверждает, что любое четное число (кроме 2) можно представить в виде суммы двух простых чисел.
Фома легко решил данную задачу методом поиска "первого решения".
Дома, Фома заметил, что во время отладки, он получал решения, в которых одно из чисел было не очень большим.
Так, для числа 1000000, он получил разложение 1000000=17+999983. Фома решил проверить, в чем сложность гипотезы Гольдбаха.
Для этого Фома придумал задачу:
Определим функцию g(n) = количеству разложений числа n в сумму двух простых чисел. (разложения, отличающиеся порядком слагаемых, считаются одинаковыми).
На отрезке натуральных чисел от A до B найдите чётное число x такое, что: g(x) кратно 5 и имеет минимальное значение среди всех g(x) кратных 5 на этом отрезке.
Решите задачу Фомы.

Входные данные
Границы отрезка A, B (два натуральных числа 5≤ A<B≤106 )
Выходные данные
- "Impossible" если для всех чётных x из отрезка [A;B] значение g(x) не кратно 5.
- два числа - x, g( x ) ( g(x) кратно 5 и минимальное для A≤ x≤B). Если таких x несколько, то выведите минимальное значение x.

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные	Примечание
1	5 10	Impossible	На отрезке всего три четных числа (6, 8, 10) Число 8 =3+5 и других представлений нет (5+3 считается таким же как 3+5) Для 10 есть два представления (3+7 и 5+5) Таким образом значений x, при которых g(x) кратно 5 нет.
2	20 60	48 5	g(x) может принимать значения меньшие 3 (g(20)=2) g(x)=5 для x из множества {48, 54}. 48 -минимальное значение
3	2000 2005	Impossible

Станция связи принимает блоки сообщений. Каждое сообщение представляет собой последовательность кодовых сигналов. Всего сигналов 26; они перечислены в блоке как цифры числа, записанного в системе с основанием 26.Обработка некоторых кодовых сигналов требует участия операторов;значения таких сигналов кратны 6. На вход подаётся N чисел, записанных вдесятичной системе счисления – блоков сообщений. Определите, в сколькихблоках оказалось менее M₁ или более M₂ команд, требующих участияоператоров.

Формат входных данных
На вход программе в первой строке подается натуральное число N (N ≤ 10000) – количество блоков сообщений. Во второй строке подаются два целых неотрицательных числа M₁ и M₂ (0 ≤ M₁ ≤ M₂ ≤ 1000) – ограничение по количеству кодовых сигналов, требующих обработки оператором. Далее в N строках на вход подаётся по одному целому числу в диапазоне от 0 до 4*10⁹ – блок сообщений, записанных в десятичной системе счисления.
Формат выходных данных
Вывести одно целое число – в скольких блоках оказалось менее M₁ или более M₂ команд, требующих участия операторов.

Эрен хочет открыть подвал своего дома, но, к сожалению, потерял ключ. Альтернативный способ попасть в подвал — ввести на замке разблокирующий его код доступа.

Замок на двери подвала устроен следующим образом:

• на нем есть два кодовых механизма, первый из которых изначально указывает на число \(a\), а второй — на число \(b\);

• первый кодовый механизм сломан, поэтому изменить значение \(a\) нельзя;

• второй кодовый механизм можно вращать только в одном направлении, тем самым увеличивая значение \(b\);

• замок открывается тогда и только тогда, когда существует целое число \(d > 1\), делящее и \(a\), и \(b\) (иными словами, когда у \(a\) и \(b\) есть общий делитель больше единицы).

За одну секунду Эрен может повернуть второй кодовый механизм так, что \(b\) увеличится ровно на \(1\). Определите, за какое минимальное время Эрен сможет открыть подвал.

Формат входных данных
В первой строке дано единственное целое число \(t\) — количество тестовых случаев \((1 \leqslant t \leqslant 1000)\).

В \(i\)-й из следующих \(t\) строк через пробел даны два целых числа \(a_i\) и \(b_i\) — начальные значения, на которые указывают кодовые механизмы в \(i\)-м тесте (\(2 \leqslant a_i, b_i \leqslant 10^9\)).

Формат выходных данных
Для каждого теста выведите в отдельной строке минимальное время, за которое Эрен откроет подвал.

 

Оргкомитет и жюри Московской олимпиады проводят очередные учебно-тренировочные сборы. Победители туров на сборах получают в качестве приза мороженое. Поскольку мороженое имеет тенденцию таять, то оно должно храниться в холодильнике. Холодильник, имеющийся в 179 школе слишком мал для хранения всего запаса мороженого. Поэтому организаторы решили заказать специальный супер-пупер-большой холодильник. Новый холодильник должен быть параллелепипедом A × B × C и хранить ровно N кубических баночек мороженого размером 1 × 1 × 1. Для уменьшения потерь холода, общая площадь поверхности холодильника должна быть как можно меньше.

Например, если размер холодильника должен быть 12, возможными вариантами являются:

 
 

Размеры баночек	Площадь поверхности
3 × 2 × 2	32
4 × 3 × 1	38
6 × 2 × 1	40
12 × 1 × 1	50

Лучшим вариантом является 3 × 2 × 2.

Помогите организаторам сборов выбрать оптимальную форму холодильника.

Входные данные

Входной файл содержит одно число N (1 ≤ N ≤ 10⁶).

Выходные данные

Выведите три числа A, B и C — оптимальные длины сторон холодильника. Если решений несколько — выведите любое из них.

Фонд изучения дикой природы в течение \(t\) лет ежегодно выделяет денежные гранты в поддержку исследований северной фауны. На гранты претендуют три организации, одна из которых занимается изучением тюленей, вторая "— оленей, третья "— белых медведей.

Для упрощения бухгалтерского учёта фонд принял следующие решения:

В \(i\)-м году фонд планирует полностью распределить \(n_i\) денежных единиц, выделенных на гранты. Сравнивать результативность использования средств возможно только для грантов одинакового размера, выделенных каждой из трёх организаций. Такие гранты называются целевыми. Распределение денежных единиц на гранты между тремя организациям считается оптимальным, если как можно бОльшая часть общей суммы выделена на целевые гранты.

Например, если в текущем году на все гранты выделено 47 денежных единиц, то оптимальным вариантом распределения будет: выделить каждой из организаций целевые гранты размерами по 2 и 8 денежных единиц, что составит в сумме 30 единиц. Остальные 17 единиц можно распределить, например, выделив первой организации 16 денежных единиц, а третьей — 1 денежную единицу. Выделить более 30 денежных единиц на целевые гранты, распределяя 47 денежных единиц, нельзя.

Требуется написать программу, которая по заданной в \(i\)-м году общей сумме грантов \(n_i\) определяет, сколько денежных единиц следует выделить каждой из трёх организаций при оптимальном распределении грантов.

В первой строке входных данных записано целое число \(t\) — количество лет (\(1 \le t \le 100\)). В каждой из последующих \(t\) строк записано целое число \(n_i\)"— общая сумма грантов, которую необходимо полностью распределить в \(i\)-м году.

Выходные данные должны содержать \(t\) строк по три целых числа в каждой — суммы грантов, которые следует выделить каждой из трёх организаций в соответствующий год. Если оптимальных вариантов распределения несколько, необходимо вывести любой из них.

Дано натуральное число N. Требуется представить его в виде суммы двух натуральных чисел A и B таких, что НОД (наибольший общий делитель) чисел A и B — максимален.

Ограничение по времени выполнения программы - 1 секунда, ограничение по используемой памяти - 64 мегабайта.

Входные данные
Во входных данных записано натуральное число N (2 ≤ N ≤ 10⁹)

Выходные данные
Выведите два искомых числа A и B. Если решений несколько, выведите любое из них.