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1221. 四平方和

四平方和定理,又稱為拉格朗日定理:每個正整數都可以表示為至多 4個正整數的平方和。如果把 0包括進去,就正好可以表示為 4個數的平方和。
比如:
\(5=0^2+0^2+1^2+2^2\)
\(7=1^2+1^2+1^2+2^2\)
對於一個給定的正整數,可能存在多種平方和的表示法。

要求你對 4
個數排序:
\(0≤a≤b≤c≤d\)
並對所有的可能表示法按 a,b,c,d為聯合主鍵升序排列,最後輸出第一個表示法。

輸入格式

輸入一個正整數 N

輸出格式

輸出4個非負整數,按從小到大排序,中間用空格分開。

資料範圍
\(0<N<5∗10^6\)
輸入樣例:

5
輸出樣例:

0 0 1 2

方法

三重迴圈是可以過的,但是也可以用二分來做,先列舉b和c,然後再列舉a和b,通過a,b和n算出t,用二分找出字典序最小的b,c,如果能找到說明可以,也可以用雜湊表做。

#include<iostream>
#include<algorithm>

using namespace std;

const int N = 25000010;

struct Sum{
    int s, c, d;
    bool operator<(const Sum &sum){
        if(s != sum.s) return s < sum.s;
        if(c != sum.c) return c < sum.c;
        return d < sum.d;
    }
}sum[N];

int n, cnt;

int main(){
    cin >> n;
    
    for(int c = 0; c * c <= n; c ++)
        for(int d = c; c * c + d * d <= n; d ++)
            sum[cnt ++] = {c * c + d * d, c, d};
            
    sort(sum, sum + cnt);
    
    for(int a = 0; a * a <= n; a ++)
        for(int b = a; b * b + a * a <= n; b ++){
            int t = n - a * a - b * b;
            
            int l = 0, r = cnt - 1;
            while(l < r){
                int mid = l + r >> 1;
                if(sum[mid].s >= t) r = mid;
                else l = mid + 1;
            }
            
            if(sum[l].s == t){ 
                printf("%d %d %d %d\n", a, b, sum[l].c, sum[l].d); 
                return 0;
            }
        }
}