#3160. 序列计数(count)

题目描述

Alice想要得到一个长度为 nnn 的序列,序列中的数都是不超过 mmm 的正整数,而且这 nnn 个数的和是 ppp 的倍数。

Alice还希望,这 nnn 个数中,至少有一个数是质数。

Alice想知道,有多少个序列满足她的要求。

数据范围

对于 100%100 \%100% 的数据, 1n109,1m2×107,1p1001 \le n \le 10^9,1 \le m \le 2 \times 10^7,1 \le p \le 1001≤n≤109,1≤m≤2×107,1≤p≤100

题解

若没有质数的限制,考虑暴力 dpdpdp , fi,jf_{i,j}fi,j​ 表示前 iii 个数的和在模 ppp 下为 jjj 的方案数

fi,j+=fi1,k×cnt(jk+p)%pf_{i,j}+=f_{i-1,k} \times cnt_{(j-k+p)\%p}fi,j​+=fi−1,k​×cnt(j−k+p)%p​,其中 cnticnt_{i}cnti​ 表示模 ppp 下为 iii的数的个数

发现 ppp 很小,所以可以矩阵快速幂,发现是循环矩阵则可以优化,不用也可以

考虑质数的限制,则发现只要减去没有质数的情况即可,所以 cntcntcnt 减去质数的个数,再做一遍上述过程即可

效率: O(m+p2logn)O(m+p^2logn)O(m+p2logn)

代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=105,P=20170408,M=2e7+5,Z=2e6+5;
int n,m,p,g[N],t,pr[Z],tp,mo[Z],ans;
bool F[M];struct O{int a[N];}s,f,V;
O C(O A,O B){
	for (int i=0;i<p;i++){
		V.a[i]=0;
		for (int k=0;k<p;k++)
			(V.a[i]+=1ll*A.a[k]*B.a[(i-k+p)%p]%P)%=P;
	}
	return V;
}
void work(){
	for (int j=0;j<p;j++)
		s.a[j]=0,f.a[j]=g[(p-j)%p];
	s.a[0]=1;
	for (int i=n;i;i>>=1,f=C(f,f))
		if (i&1) s=C(s,f);
}
int main(){
	scanf("%d%d%d",&n,&m,&p);g[t=(1%p)]++;
	for (int i=2;i<=m;i++){
		t++;if (t>=p) t-=p;g[t]++;
		if (!F[i]) pr[++tp]=i,mo[tp]=t;
		for (int j=1;j<=tp && pr[j]*i<=m;j++){
			F[i*pr[j]]=1;
			if (i%pr[j]==0) break;
		}
	}
	work();ans=s.a[0];
	for (int i=1;i<=tp;i++) g[mo[i]]--;
	work();ans-=s.a[0];
	printf("%d\n",(ans+P)%P);
	return 0;
}
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