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  • 欧拉函数知识点总结及代码模板及欧拉函数表

    欧拉函数是少于或等于n的数中与n互质的数的数目。 

         欧拉函数的性质:它在整数n上的值等于对n进行素因子分解后,所有的素数幂上的欧拉函数之积。

         欧拉函数的值  通式:φ(x)=x(1-1/p1)(1-1/p2)(1-1/p3)(1-1/p4)…..(1-1/pn),其中p1, p2……pn为x的所有质因数,x是不为0的整数。φ(1)=1(唯一和1互质的数(小于等     于1)就是1本身)。 (注意:每种质因数只一个。比如12=2*2*3那么φ(12)=12*(1-1/2)*(1-1/3)=4)

        推论:当n为奇数时,有φ(2n)=φ(n)。

        若n是质数p的k次幂,φ(n)=p^k-p^(k-1)=(p-1)p^(k-1),因为除了p的倍数外,其他数都跟n互质。
        设n为正整数,以 φ(n)表示不超过n且与n互素的正整数的个数,称为n的欧拉函数值,这里函数φ:N→N,n→φ(n)称为欧拉函数。
        欧拉函数是积性函数——若m,n互质,φ(mn)=φ(m)φ(n)。
        特殊性质:当n为奇数时,φ(2n)=φ(n), 证明与上述类似。
       算法实现与分析:
       求解欧拉函数的值可用φ(x)=x(1-1/p1)(1-1/p2)(1-1/p3)(1-1/p4)…..(1-1/pn),容易知道要对n进行素因子分解。
        (1)直接实现
        
     
      int oula(int n)
      {
          int rea=n;
          for(int i=2; i<=n; i++)
              if(n%i==0)//第一次找到的必为素因子
              {
                  rea=rea-rea/i;
                  do
                      n/=i;//把该素因子全部约掉
                 while(n%i==0);
             }
         return rea;
     }
     

     这个函数的复杂度为O(n),如果n达到1000000000,肯定会超时,由于任何一个合数都至少有一个不大于根号n的素因子,所以只需遍历到根号n即可,这样复杂度降为O(√¯n)

        下面是优化代码:

     
      int oula(int n)
      {
          int rea=n;
          for(int i=2; i*i<=n; i++)
              if(n%i==0)//第一次找到的必为素因子
              {
                  rea=rea-rea/i;
                  do
                      n/=i;//把该素因子全部约掉
                 while(n%i==0);
             }
         if(n>1)
             rea=rea-rea/n;
         return rea;
     }
     

    (2)素数表实现

        先把50 000以内的素数用筛选法选出来并保存,以方便欧拉函数使用,这样,在不考虑筛选法的时间复杂度,而单纯看欧拉函数,其复杂度为O(x),x为O(√¯n)以内素数的个数。

    复制代码
      bool boo[50000];
      int p[20000];
      void prim()
      {
          memset(boo,0,sizeof(boo));
          boo[0]=boo[1]=1;
          int k=0;
          for(int i=2; i<50000; i++)
          {
             if(!boo[i])
                 p[k++]=i;
             for(int j=0; j<k&&i*p[j]<50000; j++)
             {
                 boo[i*p[j]=1;
                     if(!(i%p[j]))
                     break;
             }
     }
     }//筛选法打表
     int phi(int n)
     {
         int rea=n;
         for(int i=0; p[i]*p[i]<=n; i++)//对于一些不是素数的可不遍历
             if(n%p[i]==0)
             {
                 rea=rea-rea/n;
                 do
                     n/=p[i];
                 while(n%p[i]==0);
             }
         if(n>1)
             rea=rea-rea/n;
         return rea;
     }
     

        (3)递推求欧拉函数

         如果频繁的使用欧拉函数值,就需要预先打表,下面介绍递推求欧拉公式的方法。

        可预先之所有数的欧拉函数值都为她本身,有定理可知,如果p是一个正整数且满足φ(p)=p-1;那么p是素数,在遍历过程中如果遇到欧拉函数与自身相等的情况。那么说明该数为素数,把这个数的欧拉函数值改变,同时也把能被素因子整除的数改变。

        

     
      for(i=1; i<=maxn; i++)
          p[i]=i;
      for(i=2; i<=maxn; i+=2)
          p[i]/=2;
      for(i=3; i<=maxn; i+=2)
          if(p[i]==i)
          {
              for(j=i; j<=maxn; j+=i)
                  p[j]=p[j]/i*(i-1);
         }
     

    噶呜~附上欧拉函数表:

    2-100欧拉函数表
    n φ(n)
    2 1
    3 2
    4 2
    5 4
    6 2
    7 6
    8 4
    9 6
    10 4
    11 10
    12 4
    13 12
    14 6
    15 8
    16 8
    17 16
    18 6
    19 18
    20 8
    21 12
    22 10
    23 22
    24 8
    25 20
    26 12
    27 18
    28 12
    29 28
    30 8
    31 30
    32 16
    33 20
    34 16
    35 24
    36 12
    37 36
    38 18
    39 24
    40 16
    41 40
    42 12
    43 42
    44 20
    45 24
    46 22
    47 46
    48 16
    49 42
    50 20
    51 32
    52 24
    53 52
    54 18
    55 40
    56 24
    57 36
    58 28
    59 58
    60 16
    61 60
    62 30
    63 36
    64 32
    65 48
    66 20
    67 66
    68 32
    69 44
    70 24
    71 70
    72 24
    73 72
    74 36
    75 40
    76 36
    77 60
    78 24
    79 78
    80 32
    81 54
    82 40
    83 82
    84 24
    85 64
    86 42
    87 56
    88 40
    89 88
    90 24
    91 72
    92 44
    93 60
    94 46
    95 72
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