【bzoj2820】YY的GCD【莫比乌斯反演】

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题意: 给定 n , m ,求 1 x n , 1 y m g c d ( x , y ) 为质数的 ( x , y ) 有多少对。
题解:我们考虑枚举每一个质数p,则
i = 1 n j = 1 m ( g c d ( i , j ) == p )
可以转化为
i = 1 n p j = 1 m p ( g c d ( i , j ) == 1 )
我们令 F ( i ) 表示gcd是i的倍数的数对的个数。则 F ( i ) = n p i m p i
我们令 f ( i ) 表示gcd是i的数对的个数。则 F ( i ) = i | d f ( d ) 。我们的目标是要求出f(1)。
运用莫比乌斯反演可得
f ( i ) = i | d μ ( d i ) F ( d )
=> f ( i ) = i | d μ ( d i ) n p d m p d
由于i=1
=> a n s = p d = 1 n p μ ( d ) n p d m p d
注意到,这个东西是可以分块优化的,单次计算时间直接降到根号级别。
但是这样还是远远不够的,会超时。
于是,我们可以变一下式子,枚举pd的值。
a n s = t = 2 n t m t p | t μ ( t p )
如果能快速地求出 p | t μ ( t p ) 对于任意t的值就好了。我们可以预处理一下,枚举每一个质数,去累加它的倍数的答案。这样我们的时间复杂度大约为 p n p ,这个东西大约是O(n)的,有兴趣可以自行查阅相关资料:质数的个数与质数的倒数和。
我们求一个前缀和,再带人莫比乌斯反演进行分块求和即可。
综上,我们做到了 O ( n + T n ) 解决本题。其实代码很短也很简单。
代码:

#include<cstdio>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N=10000005;
int t,n,m,p[N/10],miu[N],sum[N];
bool vis[N];
long long calc(int n,int m){
    if(n>m){
        swap(n,m);
    }
    int last;
    long long ans=0;
    for(int i=2;i<=n;i=last+1){
        last=min(n/(n/i),m/(m/i));
        ans+=1LL*(n/i)*(m/i)*(sum[last]-sum[i-1]);
    }
    return ans;
}
int main(){
    miu[1]=1;
    for(int i=2;i<=10000000;i++){
        if(!vis[i]){
            p[++p[0]]=i;
            miu[i]=-1;
        }
        for(int j=1;j<=p[0]&&i*p[j]<=10000000;j++){
            vis[i*p[j]]=true;
            if(i%p[j]){
                miu[i*p[j]]=-miu[i];
            }else{
                break;
            }
        }
    }
    for(int i=1;i<=p[0];i++){
        for(int j=1;p[i]*j<=10000000;j++){
            sum[p[i]*j]+=miu[j];
        }
    }
    for(int i=3;i<=10000000;i++){
        sum[i]+=sum[i-1];
    }
    scanf("%d",&t);
    while(t--){
        scanf("%d%d",&n,&m);
        printf("%lld\n",calc(n,m));
    }
    return 0;
}

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