第12届北师大校赛热身赛第二场 C. 组合数

题目链接:http://www.bnuoj.com/bnuoj/contest_show.php?cid=3570#problem/43573

C. 组合数

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64-bit integer IO format: %lld      Java class name: Main
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对于给定的n和k,求它们的组合数C(n, k)的奇偶性

Input

多组输入。每组输入包括两个整数n,k(1<=k<=n<=10^8)。输入以EOF结束。

Output

对于每组输入,输出一个数表示C(n, k)的奇偶性,0表示偶数,1表示奇数

Sample Input

1 0
2 1
3 2

Sample Output

1
0
1

数论问题:对组合数,若n&k==k则为奇数,否则则为偶数。

证明例如以下:

 公式P是指排列,从N个元素取R个进行排列(即排序)。 (P是旧使用方法,如今教材上多用A,Arrangement)
公式C是指组合,从N个元素取R个,不进行排列(即不排序)。
组合数奇偶性判定方法为:
结论:
对于C(n,k),若n&k == k 则c(n,k)为奇数,否则为偶数。
证明:
利用数学归纳法
由C(n,k) = C(n,k-1) + C(n-1,k-1);
相应于杨辉三角
1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
………………
能够验证前面几层及k = 0时满足结论,以下证明在C(n-1,k)和C(n-1,k-1) (k > 0) 满足结论的情况下,
C(n,k)满足结论。
1).如果C(n-1,k)和C(n-1,k-1)为奇数:
则有:(n-1)&k == k;
(n-1)&(k-1) == k-1;
由于k和k-1的最后一位(在这里的位指的是二进制的位,下同)必定是不同的,所以n-1的最后一位必定是1

现如果n&k == k。
则相同由于n-1和n的最后一位不同推出k的最后一位是1。
由于n-1的最后一位是1,则n的最后一位是0,所以n&k != k,与如果矛盾。
所以得n&k != k。
2).如果C(n-1,k)和C(n-1,k-1)为偶数:
则有:(n-1)&k != k;
(n-1)&(k-1) != k-1;
现如果n&k == k.
则对于k最后一位为1的情况:
此时n最后一位也为1,所以有(n-1)&(k-1) == k-1,与如果矛盾。
而对于k最后一位为0的情况:
则k的末尾必有一部分形如:10; 代表随意个0。
相应的,n相应的部分为: 1{*}*; *代表0或1。
而若n相应的{*}*中仅仅要有一个为1,则(n-1)&k == k成立,所以n相应部分也应该是10。
则相应的,k-1和n-1的末尾部分均为01,所以(n-1)&(k-1) == k-1 成立,与如果矛盾。
所以得n&k != k。
由1)和2)得出当C(n,k)是偶数时,n&k != k。
3).如果C(n-1,k)为奇数而C(n-1,k-1)为偶数:
则有:(n-1)&k == k;
(n-1)&(k-1) != k-1;
显然,k的最后一位仅仅能是0,否则由(n-1)&k == k就可以推出(n-1)&(k-1) == k-1。
所以k的末尾必有一部分形如:10;
相应的,n-1的相应部分为: 1{*}*;
相应的,k-1的相应部分为: 01;
则若要使得(n-1)&(k-1) != k-1 则要求n-1相应的{*}*中至少有一个是0.
所以n的相应部分也就为 : 1{*}*; (不会由于进位变1为0)
所以 n&k = k。
4).如果C(n-1,k)为偶数而C(n-1,k-1)为奇数:
则有:(n-1)&k != k;
(n-1)&(k-1) == k-1;
分两种情况:
当k-1的最后一位为0时:
则k-1的末尾必有一部分形如: 10;
相应的,k的相应部分为 : 11;
相应的,n-1的相应部分为 : 1{*}0; (若为1{*}1,则(n-1)&k == k)
相应的,n的相应部分为 : 1{*}1;
所以n&k = k。
当k-1的最后一位为1时:
则k-1的末尾必有一部分形如: 01; (前面的0能够是附加上去的)
相应的,k的相应部分为 : 10;
相应的,n-1的相应部分为 : 01; (若为11,则(n-1)&k == k)
相应的,n的相应部分为 : 10;
所以n&k = k。
由3),4)得出当C(n,k)为奇数时,n&k = k。
综上,结论得证!

证明出自:http://zhidao.baidu.com/link?url=FTCA2X8YsPRIMW7_eiGNnxELJIL4ymgvosNXk0VEA5LbXDNnuxirzBmqtiLjKbG2e9IpXlKpR2jF6fKPSlOL6_

附上代码:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
int main()
{
int n,k;
while(cin>>n>>k)
{
long t=n&k;
if(t==k)
{
printf("1\n");
}
else
{
printf("0\n");
}
}
return 0;
}
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