P2508 [HAOI2008]圆上的整点

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Description

题目链接：P2508

求一个给定的圆（$x^2+y^2=r^2$）的圆周上有多少个点的坐标是整数。

$r\leq 2\times 10^9$

Solution

$$
\begin{align}
x^2+y^2=r^2 & \Leftrightarrow y=\sqrt{r^2-x^2}\
& \Leftrightarrow y=\sqrt{(r+x)(r-x)}
\end{align}
$$

令 $d=\gcd(r+x,r-x),A=\frac{r+x}d,B=\frac{r-x}d$，则有
$$
y^2=d^2AB\Leftrightarrow AB=(\frac yd)^2
$$
故 $AB$ 为平方数。

而 $\gcd(A,B)=1$。

则 $A,B$ 分别为平方数，即 $A=i^2,B=j^2,(i,j\in Z)$。

那么：
$$
i^2=\frac{r+x}d\
j^2=\frac{r-x}d
$$
两式相加得：
$$
i^2+j^2=\frac {2r}d
$$
那么枚举一下 $d$ 和 $i$，然后算出 $j$ 判一下是否合法即可。

时间复杂度：$\mathcal O(N)$

Code

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#include<bits/stdc++.h>
#define Tp template<typename Ty>
#define Ts template<typename Ty,typename... Ar>
#define W while
#define I inline
#define RI register int
#define int long long
#define Cn const
#define CI Cn int&
#define gc getchar
#define D isdigit(c=gc())
#define pc(c) putchar((c))
#define min(x,y) ((x)<(y)?(x):(y))
#define max(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
using namespace std;
namespace Debug{
    Tp I void _debug(Cn char* f,Ty t){cerr<<f<<'='<<t<<endl;}
    Ts I void _debug(Cn char* f,Ty x,Ar... y){W(*f!=',') cerr<<*f++;cerr<<'='<<x<<",";_debug(f+1,y...);}
    Tp ostream& operator<<(ostream& os,Cn vector<Ty>& V){os<<"[";for(Cn auto& vv:V) os<<vv<<",";os<<"]";return os;}
    #define gdb(...) _debug(#__VA_ARGS__,__VA_ARGS__)
}using namespace Debug;
namespace FastIO{
    Tp I void read(Ty& x){char c;int f=1;x=0;W(!D) f=c^'-'?1:-1;W(x=(x<<3)+(x<<1)+(c&15),D);x*=f;}
    Ts I void read(Ty& x,Ar&... y){read(x),read(y...);}
    Tp I void write(Ty x){x<0&&(pc('-'),x=-x,0),x<10?(pc(x+'0'),0):(write(x/10),pc(x%10+'0'),0);}
    Tp I void writeln(Cn Ty& x){write(x),pc('\n');}
}using namespace FastIO;
int r,Ans;
I int gcd(CI a,CI b){return !b?a:gcd(b,a%b);}
I void Work(CI d){
    RI i,j,x,y;for(i=1;i*i<=r/d;i++){
        j=sqrt(r/d-i*i);
        if(j*j+i*i==r/d&&gcd(i,j)==1){
            x=d*i*i-r/2,y=sqrt((r/2+x)*(r/2-x));
            if(x>0&&y>0&&x*x+y*y==(r/2)*(r/2)) Ans++;
        }
    }
}
signed main(){
    RI i,j;for(read(r),r*=2,i=1;i*i<=r;i++) if(!(r%i)) Work(i),i*i<r&&(Work(r/i),0);
    return writeln((Ans+1)*4),0;
}