【BZOJ3309】DZY Loves Math(线性筛)

题目:

BZOJ 3309

分析:

首先,经过一番非常套路的莫比乌斯反演(实在懒得写了),我们得到:

\[\sum_{T=1}^n \sum_{d|T}f(d)\mu(\frac{T}{d})\lfloor\frac{n}{T}\rfloor\lfloor\frac{m}{T}\rfloor
\]

那么,我们现在如果预处理出 \(g(n)=\sum_{d|n}f(d)\mu(\frac{n}{d})\) 的前缀和,就可以数论分块 \(O(\sqrt{n})\) 处理每次询问了。

\(\mu\) 函数有一个重要的性质:当 \(n\) 是某个数平方的倍数时(即某个质因子的次数不小于 \(2\) ), \(\mu(n)=0\) 。所以,真正有贡献的项只能是 \(\frac{n}{d}\) 的质因子互不相同的项,共有 \(2^k\) 项,其中 \(k\) 是 \(n\) 的质因子种数(相当于每种质因子的次数要么为 \(0\) ,要么为 \(1\) )。

设这 \(k\) 个质因子中有 \(a\) 个的次数为 \(f(n)\) ,则这 \(2^k\) 项中有 \(2^{k-a}\) 项的 \(f(d)\) 为 \(f(n)-1\) (即这 \(a\) 个质因子 全部 选入 \(\frac{n}{d}\) 的情况),其余情况为 \(f(n)\) 。根据 \(\mu\) 的定义,每一项乘上的系数与选了多少个质因子进入 \(\frac{n}{d}\) 有关,奇数为 \(-1\) ,偶数为 \(1\) 。而这 \(2^{k-a}\) 项中(暂定 \(k>a\) ),选的质因子数为奇数、偶数的项数相等,所以和为 \(0\) 。同理,剩下 \(2^k-2^{k-a}\) 项之和也是 \(0\)

但是,当 \(k=a\) 时,\(f(d)=f(n)-1\) 的只有 \(2^{k-a}=1\) 项,绝对值为 \(f(n)-1\) 而不是 \(0\) 。同时,此时 \(f(d)=f(n)\) 的项也是奇数个,和的绝对值为 \(f(n)\) 。这两项具体的符号与 \(k\) 的奇偶性有关(并且一定符号相反)。稍微推一下可得,当 \(k\) 为奇数, \(g(n)=1\) ;当 \(k\) 为偶数, \(g(n)=-1\) 。

综上可得

\[g(n)=\begin{cases}
0\ (k\neq a)\\
1\ (k=a且k是奇数)\\
-1\ (k=a且k是偶数)
\end{cases}\]

代码:

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <cctype>
#include <cstring>
using namespace std; namespace zyt
{
template<typename T>
inline bool read(T &x)
{
char c;
bool f = false;
x = 0;
do
c = getchar();
while (c != EOF && c != '-' && !isdigit(c));
if (c == EOF)
return false;
if (c == '-')
f = true, c = getchar();
do
x = x * 10 + c - '0', c = getchar();
while (isdigit(c));
if (f)
x = -x;
return true;
}
template<typename T>
inline void write(T x)
{
static char buf[20];
char *pos = buf;
if (x < 0)
putchar('-'), x = -x;
do
*pos++ = x % 10 + '0';
while (x /= 10);
while (pos > buf)
putchar(*--pos);
}
typedef long long ll;
const int N = 1e7 + 10;
int prime[N], f[N], g[N], num[N], cnt[N], tot[N], pcnt;
bool mark[N];
void init()
{
f[1] = 0;
for (int i = 2; i < N; i++)
{
if (!mark[i])
prime[++pcnt] = i, f[i] = num[i] = cnt[i] = tot[i] = 1;
for (int j = 1; j <= pcnt && (ll)i * prime[j] < N; j++)
{
int k = i * prime[j];
mark[k] = true;
if (i % prime[j] == 0)
{
num[k] = num[i] + 1;
f[k] = max(f[i], num[k]);
tot[k] = tot[i];
if (f[i] == num[k])
cnt[k] = cnt[i] + 1;
else if (f[i] > num[k])
cnt[k] = cnt[i];
else
cnt[k] = 1;
break;
}
else
{
num[k] = 1;
f[k] = max(f[i], 1);
tot[k] = tot[i] + 1;
if (f[i] == 1)
cnt[k] = cnt[i] + 1;
else
cnt[k] = cnt[i];
}
}
}
g[1] = 0;
for (int i = 2; i < N; i++)
g[i] = (cnt[i] == tot[i] ? ((tot[i] & 1) ? 1 : -1) : 0) + g[i - 1];
}
int work()
{
int T;
read(T);
init();
while (T--)
{
int n, m;
read(n), read(m);
if (n > m)
swap(n, m);
int pos = 1;
ll ans = 0;
while (pos <= n)
{
int tmp = min(n / (n / pos), m / (m / pos));
ans += ll(g[tmp] - g[pos - 1]) * (n / pos) * (m / pos);
pos = tmp + 1;
}
write(ans), putchar('\n');
}
return 0;
}
}
int main()
{
#ifdef BlueSpirit
freopen("3309.in", "r", stdin);
#endif
return zyt::work();
}
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