题目描述
Z城市居住着很多只跳蚤。在Z城市周六生活频道有一个娱乐节目。一只跳蚤将被请上一个高空钢丝的正中央。钢丝很长,可以看作是无限长。节目主持人会给该跳蚤发一张卡片。卡片上写有N+1个自然数。其中最后一个是M,而前N个数都不超过M,卡片上允许有相同的数字。跳蚤每次可以从卡片上任意选择一个自然数S,然后向左,或向右跳S个单位长度。而他最终的任务是跳到距离他左边一个单位长度的地方,并捡起位于那里的礼物。
比如当N=2,M=18时,持有卡片(10, 15, 18)的跳蚤,就可以完成任务:他可以先向左跳10个单位长度,然后再连向左跳3次,每次15个单位长度,最后再向右连跳3次,每次18个单位长度。而持有卡片(12, 15, 18)的跳蚤,则怎么也不可能跳到距他左边一个单位长度的地方。
当确定N和M后,显然一共有MN张不同的卡片。现在的问题是,在这所有的卡片中,有多少张可以完成任务。
输入输出格式
输入格式:输入文件有且仅有一行,包括用空格分开的两个整数N和M。
输出格式:输出文件有且仅有一行,即可以完成任务的卡片数。
1≤N≤M≤1081le Nle Mle 10^81≤N≤M≤108,且MN≤1016MNle 10^{16}MN≤1016。
输入输出样例
说明
这12张卡片分别是:
(1, 1, 4), (1, 2, 4), (1, 3, 4), (1, 4, 4), (2, 1, 4), (2, 3, 4),
(3, 1, 4), (3, 2, 4), (3, 3, 4), (3, 4, 4), (4, 1, 4), (4, 3, 4)
题解
这道题解题的思维量不小,且涵盖了较多数论知识点,是一道好题,记录下来【02年省选题就那么难了么QAQ】
由N + 1个数组合能跳到左边一格,由扩欧我们知道,这是互质的充要条件
所以M和前N个数至少有一对互质
直接讨论发现很麻烦,我们就反过来,用总方案 - 所有数不互质的方案数
总方案M^N个很明显了,如果所有数不互质,它们至少有一个公共的质因子,所以我们枚举M的质因子:
假设M = 30 = 2 * 3 * 5
我们设它们共有2,就总共有(M/2)^N种可能【M/2表示M中有多少2的倍数】
我们设它们共有3,就总共有(M/3)^N种可能
我们设它们共有5,就总共有(M/5)^N种可能
不对啊,好像减多了,那么就两两组合,再加上去,加多了就三三组合减回去........
没错,就是容斥原理
具体实现时,质因子分解用快速分解法O(√M)分解,
容斥时我们枚举二进制数进行容斥
搞完啦~
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define LL long long int
#define REP(i,n) for (int i = 1; i <= (n); i++)
#define fo(i,x,y) for (int i = (x); i <= (y); i++)
#define Redge(u) for (int k = head[u]; k != -1; k = edge[k].next)
using namespace std;
const int maxn = 1005,maxm = 100005,INF = 1000000000;
LL N,M;
int fac[maxn],faci = 0;
void Sp(){
LL e = M;
for (LL i = 2; i * i <= e; i++){
if (e % i == 0){
fac[++faci] = i;
while (e % i == 0) e /= i;
}
}
if (e - 1) fac[++faci] = e;
}
LL qpow(LL a,LL b){
LL ans = 1;
for (; b; b >>= 1, a *= a)
if (b & 1) ans *= a;
return ans;
}
LL cal(int s){
LL mult = 1,pos = 1;
for (int i = 1; s; i++,s >>= 1){
if (s & 1){
mult *= fac[i];
pos *= -1;
}
}
return qpow(M/mult,N) * pos;
}
void solve(){
Sp();
LL tot = qpow(M,N),maxv = ((LL)1 << faci) - 1;
for (int s = 1; s <= maxv; s++)
tot += cal(s);
cout<<tot<<endl;
}
int main()
{
cin>>N>>M;
solve();
return 0;
}