洛谷3704 [SDOI2017] 数字表格 【莫比乌斯反演】

题目分析:

比较有意思,但是套路的数学题。

题目要求$ \prod_{i=1}^{n} \prod_{j=1}^{m}Fib(gcd(i,j)) $.

注意到$ gcd(i,j) $有大量重复,采用莫比乌斯反演。可以写成:

$ \prod_{i=1}^{min(n,m)}Fib(i)^{\sum_{i|d}\mu(\frac{d}{i})\lfloor \frac{n}{d}\rfloor\lfloor \frac{m}{d}\rfloor} $.

更进一步的,我们可以发现幂是一个求和,那么把求和依次提出,再重新组合在一起,就变成了:

$ \prod_{i=1}^{min(n,m)}(\prod_{i|d}Fib(i)^{\mu(\frac{d}{i})})^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor\lfloor\frac{m}{d}\rfloor} $.

可以发现最外层的积的下标是$ i $或$ d $对答案没有影响,原因我们可以考虑当下标是$ i $的时候,它会对它的每个倍数产生影响,而倍数的影响是不论$ i $的。所以对于每个倍数我们同样可以枚举因数,式子可以写成:

$ \prod_{d=1}^{min(n,m)}(\prod_{i|d}Fib(i)^{\mu(\frac{d}{i})})^{\lfloor\frac{n}{d}\rfloor\lfloor\frac{m}{d}\rfloor} $.

注意这个式子,它的里层是一个只与当前的$ d $有关的式子,而外层是一个典型的分块。那么我们预处理出里面的情况并做前缀积,外面再采用分块,这道题就可以顺利解决。

对于里面的式子,我们需要$ O(nlog{n}) $进行预处理,而每个询问我们可以分块解决,单次询问的时间复杂度是$ O(\sqrt{n}log{n}) $所以时间复杂度是$O(nlog{n}+T\sqrt{n}log{n})$.

注意到这题没有用到斐波那契数列的任何性质,所以函数$ Fib(x) $可以改成任意其它函数。

代码:

 #include<bits/stdc++.h>
using namespace std; const int mod = ;
const int maxn = ; const int N = ; int n,m;
int Fib[maxn],Inv[maxn];
int MFib[maxn],MInv[maxn]; int flag[maxn],prime[maxn>>],mu[maxn],num; int fast_pow(int now,long long pw){
int z = now,ans = ;long long im = ;
while(im <= pw){
if(im & pw) ans = (1ll*ans*z)%mod;
z = (1ll*z*z)%mod; im <<= ;
}
return ans;
} void GetMiu(){
flag[] = ;mu[] = ;
for(int i=;i<=N;i++){
if(!flag[i]) prime[++num] = i,mu[i] = -;
for(int j=;j<=num&&i*prime[j]<=N;j++){
flag[i*prime[j]] = ;
if(i % prime[j] == ) {mu[i*prime[j]] = ;break;}
else mu[i*prime[j]] = -mu[i];
}
}
} void init(){
GetMiu();
Fib[] = ; Fib[] = ;
for(int i=;i<=N;i++) Fib[i] = (Fib[i-]+Fib[i-])%mod;
for(int i=;i<=N;i++) Inv[i] = fast_pow(Fib[i],mod-);
for(int i=;i<=N;i++) MFib[i] = ;
for(int i=;i<=N;i++){
for(int j=;i*j<=N;j++){
if(mu[j] == ) continue;
if(mu[j] == ) MFib[i*j] = (1ll*MFib[i*j]*Fib[i])%mod;
else MFib[i*j] = (1ll*MFib[i*j]*Inv[i])%mod;
}
}
for(int i=;i<=N;i++) MFib[i] = (1ll*MFib[i]*MFib[i-])%mod;
for(int i=;i<=N;i++) MInv[i] = fast_pow(MFib[i],mod-);
} void work(){
int res = ;
for(int i=;i<=min(n,m);){
int nxt = min(n/(n/i),m/(m/i));
long long z1 = 1ll*(n/i)*(m/i);
res = (1ll*res*fast_pow((1ll*MFib[nxt]*MInv[i-])%mod,z1))%mod;
i = nxt+;
}
printf("%d\n",res);
} int main(){
init();
int T; scanf("%d",&T);
while(T--){
scanf("%d%d",&n,&m);
work();
}
return ;
}
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