使用C++编写，找到前三个项为等差数列，后三个项为等比数列的四元组数量

在本文中，我们将描述查找四元数的所有可能方法，其中前 3 项采用 A.P.，后 3 项采用 G.P.。首先，我们将解释算术级数（A.P.）和几何级数（G.P.）的基本定义。

算术级数（A.P.） - 它是一个数字序列，其中公差 (d) 相同或恒定，表示两个连续数字的差是恒定的。例如：1,3,5,7,9 | d = 2

几何级数(G.P.) - 这是一个数字序列，其中公共比率 (r) 相同，这意味着我们可以通过乘以前一个号码与固定号码。例如：3、6、12、24、.... | r = 2

在这个问题中，我们需要确定 N 个整数的数组 arr[ ] 中有多少个索引四元组 (a, b, c, d)。结果，arr[a]、arr[b]和arr[c]在A.P.中，而arr[d]、arr[c]和arr[b]在G.P.中。其中所有四元组都应该是确定的。这是例子 -

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Input : arr[ ] = { 9, 6, 4, 2, 1, 2 }
Output : 2
Explanation: Elements in the quadruples are at { 3, 2, 1, 0 } and { 5, 2, 1, 0 } indexes where quadruples are { 2, 4, 6, 9 } for both positions.

Input : arr[ ] = { 2, 6, 1, 4, 2 }
Output : 2
Explanation: Elements in the quadruples are at { 1, 3, 0, 2 } and { 1, 3, 4, 2 } indexes where quadruples are { 6, 4, 2, 1 } for both positions.

寻找解决方案的方法

现在，我们将描述两种不同的寻找解决方案的方法 -

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暴力方法

这是一种简单的方法使用四个嵌套循环来解决这个问题，然后检查前三个元素是否在 A.P 中。如果是，则检查后 3 个元素是否在 G.P 中。如果是，则将计数变量加 1。但是，这种方法非常耗时，因为其时间复杂度为 O(n4)。

高效方法

示例

#include 
using namespace std;
int main (){
    unordered_map < int, int >map;
    int arr[] = { 2, 6, 1, 4, 2 };
    int size = sizeof (arr) / sizeof (arr[0]);
    // Processing every elent and increasing the count
    for (int a = 0; a < size; a++)
      map[arr[a]]++;

    int count = 0;
    // Running two nested loops for second & third element
    for (int b = 0; b < size; b++){
        for (int c = 0; c < size; c++){
            if (b == c)
                continue;
                // Decreasing the count
                map[arr[b]]--;
            map[arr[c]]--;
            // Finding the first element using common difference
            int first = arr[b] - (arr[c] - arr[b]);
            // Finding the fourth element using GP
            int fourth = (arr[c] * arr[c]) / arr[b];
            if ((arr[c] * arr[c]) % arr[b] == 0){
                // Increment count if not equal
                if (arr[b] != arr[c])
                    count += map[first] * map[fourth];
                else
                 count += map[first] * (map[fourth] - 1);
            }
            map[arr[b]]++;
            map[arr[c]]++;
        }
    }
    cout <<"Number of quadruples: " << count;
    return 0;
}

输出

Number of quadruples: 2

上述代码的解释

在这段代码中，我们使用组合学，对第二个和第三个元素使用两个嵌套循环，并使用 arr[a] – (arr[c] 查找第一个元素– arr[b]) 和第四个元素 arr[c] * arr[c] / arr[b]。因此，通过保持第二个和第三个元素固定，A 和 B 索引的四元数的数量是第一个数字 * 第四个数字的计数。上面代码的时间复杂度为O(n2)。

结论

在本文中，我们解决了寻找四元数的问题，其中前三项在 AP 中，后三项在 GP 中，我们讨论了使用 Bruteforce[ O(n4) ] 和 Efficient 方法 [ O(n2) ] 解决此问题的两种方法.

我们使用 C++ 解决了这个问题，这也可以用其他各种语言解决这个问题，例如 java、python、C 或任何其他编程语言。