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  • (noip模拟十七)【BZOJ3930】[CQOI2015]选数-容斥水法

    Description

    我们知道,从区间[L,H](L和H为整数)中选取N个整数,总共有(H-L+1)^N种方案。小z很好奇这样选出的数的最大公约数的规律,他决定对每种方案选出的N个整数都求一次最大公约数,以便进一步研究。然而他很快发现工作量太大了,于是向你寻求帮助。你的任务很简单,小z会告诉你一个整数K,你需要回答他最大公约数刚好为K的选取方案有多少个。由于方案数较大,你只需要输出其除以1000000007的余数即可。

    Input

    输入一行,包含4个空格分开的正整数,依次为N,K,L和H。

    Output

    输出一个整数,为所求方案数。

    Sample Input

    2 2 2 4

    Sample Output

    3

    HINT

    1<=N,K<=10^9

    1<=L<=R<=10^9

    H-L<=10^5

    题解:

    听说这是正经的题解。。。

    然而这个高端解法并没有用到题目中“H-L<=10^5”的条件,而利用这个条件,我们可以想出一个时间和代码复杂度都非常优秀的算(shui)法:(主要是因为我不会杜教筛)

    先证明一个结论:选出的数的最大公约数肯定比选出的数中最大值和最小值的差小;

    证明很容易,设最大公约数为$d$,最大值为$dk_1$,最小值为$dk_2$,那么$$max-min=dk_1-dk_2=d(k_1-k_2)>d$$

    题目非常良心的给出$H-Lleq 10^5$,即$d<10^5$,因此就可以枚举$d$,然后容斥判重即可。

    容斥:$f_i=sum-sumlimits_{i|j}f_j$

    注意$k$在区间$[L,H]$中时要判断选出的数全相同的情况!

    代码实测4ms,写了杜教筛的学长跑了130多ms……

     1 #include<algorithm>
     2 #include<iostream>
     3 #include<cstring>
     4 #include<cstdio>
     5 #include<cmath>
     6 #define mod 1000000007
     7 using namespace std;
     8 typedef long long ll;
     9 ll n,k,l,h,s,f[200001],ans=0;
    10 ll fastpow(ll x,ll y){
    11     ll ret=1;
    12     for(;y;y>>=1,x=x*x%mod){
    13         if(y&1)ret=ret*x%mod;
    14     }
    15     return ret;
    16 }
    17 int main(){
    18     scanf("%lld%lld%lld%lld",&n,&k,&l,&h);
    19     if(l<=k&&k<=h)ans++;
    20     l=(l-1)/k;
    21     h/=k;
    22     s=h-l;
    23     for(int i=s;i>=1;i--){
    24         ll L=l/i,R=h/i,ss=R-L;
    25         if(ss>0){
    26             f[i]=(fastpow(ss,n)-ss+mod)%mod;
    27             for(int j=i*2;j<=s;j+=i)f[i]=(f[i]-f[j]+mod)%mod;
    28         }
    29     }
    30     printf("%lld",f[1]+ans);
    31     return 0;
    32 }
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