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  • E. Mike and Foam 容斥原理

    http://codeforces.com/problemset/problem/548/E

    这题是询问id,如果这个id不在,就插入这个id,然后求a[id1] ,  a[id2]互质的对数。

    询问有多少个互质这个套路出了很多次,这次是在线

    首先维护当前的ans,可以知道每一步的ans,都是由于上一步的ans递推过来的。就是小答案可以由大答案推过来。

    就是现在数组是a[] = 1, 2, 3,维护一个ans表示有多少对gcd等于1,然后添加一个4,只需要询问4在a[] = {1, 2, 3}中有多少个和它互质,即可。

    (有时候也需要总体分析。-  - ,与这题无关)

    分析:

    怎么说呢,很久之后我看到这题,发现压根就没写详解,虽然自己记得具体解法,但是却没理论论证。想了一晚,现在回忆起来了。

    难点就是在于给定一个集合,然后给你一个数,问这个集合里面有多少个数与它互质。

    比如现在集合是:4、6、8、9、11

    询问数字:12

    与它gcd = 1, 相当于  size - (gcd != 1)对立面。

    设gcd[i]表示与查询数gcd = i的总数

    然后就是相当于  size -  (gcd[2] + gcd[3] + gcd[4] + gcd[5] + ..... + gcd[12])

    然后这样很明显会是减多了。比如gcd[6],会在gcd[2]的时候减一次,gcd[3]减一次,gcd[6]减一次。这样相当于减了3次。

    所以每个gcd[i]前面应该还有一个系数控制它减多少。这个系数嘛,就是mobius[i],这个就不说啦,当我们都懂了。就是gcd的容斥。

    比如mobius[4] = 0,因为gcd[4]会在gcd[2]和gcd[4]的时候各减去一次,同时需要保留一次,就保留了gcd = 2的,(mobius[2] = -1)

    而mobius[6] = 1,因为gcd[6],会在gcd[2]的时候减一次,gcd[3]减一次,gcd[6]减一次。这样相当于减了3次。那么如果在gcd[6]的时候加回一次,就相当于减去了一次而已。满足条件。

    回到题目,如果每次都和上面这样做,复杂度O(val),因为要枚举2----val之间的数字。

    但是有很多东西是不必要的枚举,比如枚举gcd[7],根本没有数字可能与12  gcd = 7

    所以只需要枚举12的因子即可,12 = 2 * 2 * 3,因子有2、3、4、6、12,每个因子是加是减,也是由Mobius[i]决定。

    但是这样枚举也很多的哦,

    首先知道没必要枚举4,因为mobius[4] = 0,也没必要枚举12,同理mobius[12] = 0

    那么把12写成     12 = 2 * 3,就是每个质因子出现的次数只保留一次,然后有约数是2、3、6,去容斥即可,奇加偶减

    做到了每个数字的mobius[i]都 != 0,枚举都是有必要的。

    #include <bits/stdc++.h>
    #define IOS ios::sync_with_stdio(false)
    using namespace std;
    #define inf (0x3f3f3f3f)
    typedef long long int LL;
    const int maxn = 510510 + 20;
    int prime[maxn][22], a[maxn];
    void init() {
        for (int i = 2; i <= maxn - 20; ++i) {
            if (prime[i][0]) continue;
            for (int j = i; j <= maxn - 20; j += i) {
                prime[j][++prime[j][0]] = i;
            }
        }
    //    prime[1][0] = 1;
    //    prime[1][1] = 1;
    }
    bool in[maxn];
    int num[maxn];
    void maintain(int val, int op) {
        int en = (1 << prime[val][0]) - 1;
        for (int i = 1; i <= en; ++i) {
            int res = 1;
            for (int j = 1; j <= prime[val][0]; ++j) {
                if (i & (1 << (j - 1))) res *= prime[val][j];
            }
            num[res] += op;
        }
    }
    LL ans;
    LL getAns(int val) {
        LL ans = 0;
        int en = (1 << prime[val][0]) - 1;
        for (int i = 1; i <= en; ++i) {
            int res = 1;
            int sel = 0;
            for (int j = 1; j <= prime[val][0]; ++j) {
                if (i & (1 << (j - 1))) {
                    ++sel;
                    res *= prime[val][j];
                }
            }
            if (sel & 1) ans += num[res];
            else ans -= num[res];
        }
        return ans;
    }
    void work() {
        int n, q, tot = 0;
        scanf("%d%d", &n, &q);
        for (int i = 1; i <= n; ++i) scanf("%d", a + i);
        for (int i = 1; i <= q; ++i) {
            int id;
            scanf("%d", &id);
            if (in[id]) {
                maintain(a[id], -1);
                in[id] = false;
                ans -= getAns(a[id]);
                tot--;
            } else {
                ans += getAns(a[id]);
                maintain(a[id], 1);
                in[id] = true;
                tot++;
            }
            printf("%I64d
    ", 1LL * tot * (tot - 1) / 2 - ans);
        }
    }
    
    int main() {
    #ifdef local
        freopen("data.txt", "r", stdin);
    //    freopen("data.txt", "w", stdout);
    #endif
        init();
    //    int val = 4;
    //    for (int i = 1; i <= prime[val][0]; ++i) {
    //        printf("%d ", prime[val][i]);
    //    }
    //    printf("
    ");
        work();
        return 0;
    }
    View Code

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