大致题意: 求(sum_{i=1}^nsum_{j=1}^nphi(gcd(i,j)))。
前言
(Jan 28th)刷题计划(1/6),算法标签:莫比乌斯反演&杜教筛(强烈投诉,思路直接被这个算法标签带歪了,其实根本用不到莫比乌斯反演啊......)。
这道题其实是很套路的,和【CCPC-Wannafly Winter Camp Day3 (Div1) F】小清新数论这道题很像,而且由于数据范围还能省去杜教筛。
欧拉函数
强调:这道题完全不需要用到(mu)!
考虑按照做这种题的经典套路,我们枚举(gcd),得到:
[sum_{d=1}^nphi(d)sum_{i=1}^{lfloorfrac nd
floor}sum_{j=1}^{lfloorfrac nd
floor}[gcd(i,j)==1]
]
看到后面这个([gcd(i,j)==1])的式子,是不是立马有一种反演的冲动?
然而,如果此时你选择了反演,最终将得到一个很麻烦的式子,因此我们采取另一种做法。
现单独考虑(sum_{i=1}^{lfloorfrac nd floor}sum_{j=1}^{lfloorfrac nd floor}[gcd(i,j)==1])这个式子。
如果(i<j),那么交换(i,j),就唯一对应一种(i>j)的情况。
如果(i=j),那么当且仅当(i=j=1)时,(gcd(i,j)=1)。
所以我们把它转化成只考虑(ige j)的情况,这个式子就等同于:
[sum_{i=1}^{lfloorfrac nd
floor}(2sum_{j=1}^{i}[gcd(i,j)==1]-1)
]
其中之所以要减(1),是因为(i=j=1)的情况被重复算了两遍。
然后我们发现式子中的(sum_{j=1}^{i}[gcd(i,j)==1])就相当于是(phi(i))(这就是欧拉函数的定义)。
所以,原式就被化简为:
[sum_{d=1}^nphi(d)sum_{i=1}^{lfloorfrac nd
floor}(2phi(i)-1)
]
于是我们对(phi)做一个前缀和,接下来就是很套路的除法分块了。
代码
#include<bits/stdc++.h>
#define Tp template<typename Ty>
#define Ts template<typename Ty,typename... Ar>
#define Reg register
#define RI Reg int
#define Con const
#define CI Con int&
#define I inline
#define W while
#define N 10000000
using namespace std;
int n;
template<int SZ> class LinearSieve//线性筛
{
private:
int Pt,P[SZ+5],phi[SZ+5];long long s[SZ+5];
public:
I long long operator [] (CI x) Con {return s[x];}
I LinearSieve()
{
RI i,j;for(phi[1]=s[1]=1,i=2;i<=SZ;++i)
{
!P[i]&&(phi[P[++Pt]=i]=i-1),s[i]=s[i-1]+phi[i];
for(j=1;j<=Pt&&i*P[j]<=SZ;++j)
if(P[i*P[j]]=1,i%P[j]) phi[i*P[j]]=phi[i]*(P[j]-1);
else {phi[i*P[j]]=phi[i]*P[j];break;}
}
}
};LinearSieve<N> Phi;
int main()
{
RI Tt,l,r;long long t;scanf("%d",&Tt);W(Tt--)
{
for(scanf("%d",&n),t=0,l=1;l<=n;l=r+1)//除法分块
r=n/(n/l),t+=(Phi[r]-Phi[l-1])*(2*Phi[n/l]-1);
printf("%lld
",t);
}return 0;
}