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BZOJ2818 Gcd[莫比乌斯反演]

2017-08-21 11:18 281 查看


E - Gcd

 HYSBZ - 2818













题解:

首先根据题意,设 f(i) 为 gcd(x,y)=i 的对数。

对应的设

( d=k*j [k>=1]   因为总是忘记整除左大还是右大)


F(j)我们可以很容易求出来,就是

,因为 F(j) 代表在 n 里面所有 gcd(x,y)=i 其中 i 是 j 的倍数的所有情况。


那么反过来就是 

,但是我们不单单只是求 f(i) 单项,而是求 n 里面 gcd(x,y)=素数的情况。


那么最终结果就是 

( p 代表在 n 内的所有素数)。


将刚才的式子带进去,就变成 

,这个题给的时间,用这个式子完全可以暴力算出来了。


=====================================================================

但是显然,我们可以很容易发现,合数会在这个式子当中重复出现多次。

那么这意味着,只要我们能求出

就能把枚举 n 内的每个素数的所有倍数,变为枚举 1 到 n 的所有数了。


式子将变成这样

 (因为 1 并不是素数的倍数,所以从2开始)


现在的问题就转换成如何算出T(d)。

① 当 d 为素数的时候 那么 T(d) 必然为 μ(d/d) 即 μ(1)。

这提醒了我们,线性筛有可能把T(d)一起算出来。

② d%prim[j] != 0 的时候 ,就代表着 d 中不存在prim[j] 这个素因子。

但是在 d*prim[j] 中却存在这个素因子,而莫比乌斯是个积性函数,μ(a*b)=μ(a)*μ(b) (当 gcd(a,b)==1 )



 




③ d%prim[j] == 0 的时候,就代表d中存在 prim[j] 这个素因子。






那么这意味着 第二项的求和式当中,除了当 p = prim[j] 这一项以外,其他的数,都会其中一个素因子的指数为2以上,就代表着该数的 μ的值为0,仅存在

有可能有值,那么T(d*prim[j])=μ(d)


那么最终,我们就可以用打表打出T(d)的全部值了。






同时在打表中求个T(d)的前缀和,分块加速来求和即可。



T_T但是有人能告诉我,为啥这样写的时间,比我用暴力还要长啊!!!

暴力

#pragma comment(linker, "/STACK:102400000,102400000")
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<stack>
#include<set>
#include<map>
#include<vector>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N=1e7+5;
bool mark
;
int prim
,mu
,smu
;
int cnt;
void initial()
{
cnt=0;
smu[1]=mu[1]=1;
for (int i=2 ; i<N ; ++i)
{
if (!mark[i])
{
prim[cnt++]=i;
mu[i]=-1;
}
for (int j=0 ; j<cnt && i*prim[j]<N ; ++j)
{
mark[i*prim[j]]=1;
if (!(i%prim[j]))
{
mu[i*prim[j]]=0;
break;
}
mu[i*prim[j]]=-mu[i];
}
smu[i]=smu[i-1]+mu[i];
}

}
int main()
{
initial();
int n;
while (~scanf("%d",&n))
{
ll ans=0;
for (int i=0 ; i<cnt && prim[i]<=n ; ++i)
for (int j=1 ; j*prim[i]<=n ; ++j)
ans+=(ll)mu[j]*(n/(j*prim[i]))*(n/(j*prim[i]));
printf("%lld\n",ans);
}
return 0;
}

优化后

#pragma comment(linker, "/STACK:102400000,102400000")
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<stack>
#include<set>
#include<map>
#include<vector>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N=1e7+5;
bool mark
;
int prim
,mu
,T
,st
;
int cnt;
void initial()
{
cnt=0;
mu[1]=1;
T[1]=st[1]=0;
for (int i=2 ; i<N ; ++i)
{
if (!mark[i])
{
prim[cnt++]=i;
mu[i]=-1;
T[i]=mu[1];
}
for (int j=0 ; j<cnt && i*prim[j]<N ; ++j)
{
mark[i*prim[j]]=1;
if (!(i%prim[j]))
{
mu[i*prim[j]]=0;
T[i*prim[j]]=mu[i];
break;
}
mu[i*prim[j]]=-mu[i];
T[i*prim[j]]=mu[prim[j]]*T[i]+mu[i];
}
st[i]=st[i-1]+T[i];
}
}
int main()
{
initial();
int n;
while (~scanf("%d",&n))
{
ll ans=0;
for (int i=2,ed=0 ; i<=n ; i=ed+1)
{
ed=n/(n/i);
ans+=(ll)(st[ed]-st[i-1])*(n/i)*(n/i);
}
printf("%lld\n",ans);
}
return 0;
}
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