UVa Problem Solution: 10213 - How Many Pieces of Land?

I use this formula to calculate: f(n) = (n,4) + (n,2) + 1. Detailed explanation is available here.

I really need to implement a big integer class. The following code is rather ugly.

Code:

1. /*************************************************************************
2.  * Copyright (C) 2008 by liukaipeng                                      *
3.  * liukaipeng at gmail dot com                                           *
4.  *************************************************************************/
6. /* @JUDGE_ID 00000 10213 C++ "How Many Pieces of Land?" */
8. #include <algorithm>
9. #include <cstdio>
10. #include <cstring>
11. #include <deque>
12. #include <fstream>
13. #include <iostream>
14. #include <list>
15. #include <map>
16. #include <queue>
17. #include <set>
18. #include <stack>
19. #include <string>
20. #include <vector>
22. using namespace std;
24. typedef unsigned long long ulonglong;
25.      
26. string add(string const& x, string const& y)
27. {
28.   int sumlen = max(x.size(), y.size()) + 1;
29.   string sum(sumlen, '0'), xtmp(sumlen, '0'), ytmp(sumlen, '0');
30.   int xstart = sumlen - x.size(), ystart = sumlen - y.size();
31.   copy(x.begin(), x.end(), xtmp.begin() + xstart);
32.   copy(y.begin(), y.end(), ytmp.begin() + ystart);
33.   for (int i = sumlen-1, s, carry = 0; i >= 0; --i, carry = s / 10)
34.     sum[i] = (s = xtmp[i] + ytmp[i] - '0' - '0' + carry) % 10 + '0';
35.   for (; sum[0] == '0'; sum.erase(0, 1)) {}
36.   return sum;
37. }
39. string muladd(ulonglong x, ulonglong y, ulonglong z)
40. {
41.   int const shift = 31;
42.   ulonglong x1 = x >> shift, x2 = x & ((1LL << shift) - 1);
43.   ulonglong y1 = y >> shift, y2 = y & ((1LL << shift) - 1);
44.   ulonglong z1 = z >> shift, z2 = z & ((1LL << shift) - 1);
45.   ulonglong high = x1*y1, mid = x1*y2 + x2*y1 + z1, low = x2*y2 + z2;
46.   string tmp;
47.   for (; high != 0; high /= 10)
48.     tmp.append(1, high % 10 + '0');
49.   string highs(tmp.rbegin(), tmp.rend());
50.   for (tmp.clear(); mid != 0; mid /= 10)
51.     tmp.append(1, mid % 10 + '0');
52.   string mids(tmp.rbegin(), tmp.rend());
53.   for (tmp.clear(); low != 0; low /= 10)
54.     tmp.append(1, low % 10 + '0');
55.   string lows(tmp.rbegin(), tmp.rend());
57.   for (int i = 0; i < shift*2; ++i) 
58.     highs = add(highs, highs);
59.   for (int i = 0; i < shift; ++i)
60.     mids = add(mids, mids);
61.   string product = add(highs, mids);
62.   product = add(product, lows);
63.   return product;
64. }
65.           
66. int main(int argc, char *argv[])
67. {
68. #ifndef ONLINE_JUDGE
69.   freopen((string(argv[0]) + ".in").c_str(), "r", stdin);
70.   freopen((string(argv[0]) + ".out").c_str(), "w", stdout);
71. #endif
73.   /* f(n) = (n,4) + (n,2) + 1 */
74.   int ncases;
75.   cin >> ncases;
76.   while (ncases-- > 0) {
77.     ulonglong n;
78.     cin >> n;
79.     if (n < 4) {
80.       ulonglong fn = 1;
81.       for (int i = 1; i < n; ++i)
82.         fn *= 2;
83.       cout << fn << '/n';
84.     } else if (n < 1 << 16) {
85.       ulonglong fn = n*(n-1)/2*(n-2)/3*(n-3)/4;
86.       fn += n % 2 == 0 ? n/2*(n-1) : (n-1)/2*n;
87.       fn += 1;
88.       cout << fn << '/n';
89.     } else {
90.       ulonglong x = n*(n-1)/2, y = (n-2)*(n-3)/2;
91.       if (x % 2 == 0) x /= 2;
92.       else y /= 2;
93.       if (x % 3 == 0) x /= 3;
94.       else y /= 3;
95.       ulonglong z = (n % 2 == 0 ? n/2*(n-1) : (n-1)/2*n);
96.       z += 1;
97.       string fn = muladd(x, y, z);
98.       cout << fn << '/n';
99.     }
100.   }
102.   return 0;
103. }
104.