【BZOJ3994】约数个数和(SDOI2015)-莫比乌斯反演+数论分块

测试地址:约数个数和
做法:本题需要用到莫比乌斯反演+数论分块。
首先,因为 i j 的每个因数都可以唯一表示成 p j q 的形式,其中 p | i , q | j , gcd ( p , q ) = 1 ,所以有:
d ( i j ) = x | i y | j [ gcd ( x , y ) = 1 ]
把这个式子带进原式中去,有:
a n s = i = 1 n j = 1 m x | i y | j [ gcd ( x , y ) = 1 ]
x , y 换出来,得到:
a n s = x = 1 n y = 1 m [ gcd ( x , y ) = 1 ] n x m y
由莫比乌斯反演定理,有 d | n μ ( d ) = [ n = 1 ] (可以从狄利克雷卷积的形式来理解,因为 I = I e ,所以有 e = μ I ),所以:
a n s = x = 1 n n x y = 1 m m y d | gcd ( x , y ) μ ( d )
d 换出来,得到:
a n s = d = 1 min ( n , m ) μ ( d ) x = 1 n d n x d y = 1 m d m y d
我们知道 n x y = n x y ,简单证明如下:
n x y = k ,则有 n = k ( x y ) + r ,其中 0 r < x y ,又令 r = r 0 x + r 1 ,其中 0 r 1 < x ,可以知道 0 r 0 < y ,那么有 n x = k y + r 0 ,所以 n x y = k
所以上式可以写成:
a n s = d = 1 min ( n , m ) μ ( d ) x = 1 n d n d x y = 1 m d m d y
那么我们只需预处理出 μ 的前缀和,以及找到计算后面那一串东西的快速方法,就可以数论分块了。令 S ( n ) = i = 1 n n i ,那么上式可以写成:
a n s = d = 1 min ( n , m ) μ ( d ) S ( n d ) S ( m d )
我们又知道 S ( n ) = i = 1 n d ( i ) ,为什么呢?因为看 S 的第一种表示,实际上是枚举一个数,这个数对答案做出它的倍数个数的贡献,那么就可以换乘枚举每个数,这个数对答案做出它的因数个数的贡献,所以两种表示是等价的。那么显然我们可以线性筛出 d 来预处理 S ,那么这个问题就解决了。
于是采用数论分块算 a n s ,时间复杂度为 O ( T n )
以下是本人代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
int T;
ll n[50010],m[50010],maxn=0;
ll prime[50010],mu[50010],summu[50010];
ll id[50010],d[50010],sumd[50010];
bool vis[50010]={0};

void calc(ll limit)
{
    mu[1]=d[1]=1;
    prime[0]=0;
    for(ll i=2;i<=limit;i++)
    {
        if (!vis[i])
        {
            prime[++prime[0]]=i;
            mu[i]=-1;
            id[i]=2;
            d[i]=2;
        }
        for(ll j=1;j<=prime[0]&&i*prime[j]<=limit;j++)
        {
            vis[i*prime[j]]=1;
            if (i%prime[j]==0)
            {
                mu[i*prime[j]]=0;
                id[i*prime[j]]=id[i]+1;
                d[i*prime[j]]=d[i]*(id[i]+1ll)/id[i];
                break;
            }
            mu[i*prime[j]]=-mu[i];
            id[i*prime[j]]=2;
            d[i*prime[j]]=d[i]*id[i*prime[j]];
        }
    }
    summu[0]=sumd[0]=0;
    for(ll i=1;i<=limit;i++)
    {
        summu[i]=summu[i-1]+mu[i];
        sumd[i]=sumd[i-1]+d[i];
    }
}

ll solve(ll n,ll m)
{
    ll ans=0;
    for(ll i=min(n,m);i>=1;i=max(n/(n/i+1),m/(m/i+1)))
    {
        ll l=max(n/(n/i+1),m/(m/i+1))+1,r=i;
        ans+=(summu[r]-summu[l-1])*sumd[n/i]*sumd[m/i];
    }
    return ans;
}

int main()
{
    scanf("%d",&T);
    for(int i=1;i<=T;i++)
    {
        scanf("%lld%lld",&n[i],&m[i]);
        maxn=max(maxn,max(n[i],m[i]));
    }

    calc(maxn);
    for(int i=1;i<=T;i++)
        printf("%lld\n",solve(n[i],m[i]));

    return 0;
}

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