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  • 【模板】杜教筛(Sum)

    杜教筛是用来求一类积性函数的前缀和,利用数论分块的思想来降低复杂度

    假设我们现在要求 (S(n) = sum_{i = 1}^n f(i))(f(i)) 为积性函数, (n leqslant 10^{12}) ,假设有另一个积性函数 (g)。我们来求它们狄利克雷卷积的前缀和

    [egin{align} &sum_{i = 1}^n (g * f) = sum_{i = 1}^n sum_{d mid i} g(d) f(frac{i}{d}) \ =& sum_{d = 1}^n g(d) sum_{d|i} f(frac{i}{d}) \ =& sum_{d = 1}^n g(d) sum_{i = 1}^{frac{n}{d}}f(i) \ =& sum_{d = 1}^n g(d) S(frac{n}{d}) end{align} ]

    容斥处理一下,得到

    [g(1)S(n) = sum_{d = 1}^n g(d)S(frac{n}{d}) - sum_{d = 2}^n g(d)S(frac{n}{d}) ]

    至于 (g) 的选择,需要看具体情况

    原函数 (f(n)) 选取的函数 (g(n)) 递归式
    (mu(n)) (1) (S(n) = 1 - sum_{d = 2}^n S(frac{n}{d}))
    (varphi(n)) (1) (S(n) = frac{n (n + 1)}{2} - sum_{d = 2}^n S(frac{n}{d}))
    (ncdot varphi(n)) (S(n)=sum_{i=1}^{n}i^2-sum_{d=2}^{n}dcdot S(lfloorfrac{n}{d} floor))

    注意询问数量较多时可以采用 unordered_map 做记忆化来加速。

    卡常什么的太讨厌了

    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    
    #define int long long
    const int N = 7.5e6+5;
    map<signed,int> mp,mm;
    bool isNotPrime[N + 5];
    int mu[N + 5], phi[N + 5];
    signed primes[N + 5], cnt;
    inline void euler() {
        isNotPrime[0] = isNotPrime[1] = true;
        mu[1] = 1;
        phi[1] = 1;
        for (int i = 2; i <= N; i++) {
            if (!isNotPrime[i]) {
                primes[++cnt] = i;
                mu[i] = -1;
                phi[i] = i - 1;
            }
            for (int j = 1; j <= cnt; j++) {
                int t = i * primes[j];
                if (t > N) break;
                isNotPrime[t] = true;
                if (i % primes[j] == 0) {
                    mu[t] = 0;
                    phi[t] = phi[i] * primes[j];
                    break;
                } else {
                    mu[t] = -mu[i];
                    phi[t] = phi[i] * (primes[j] - 1);
                }
            }
        }
    }
    
    int Mu(int n) {
        if(n<=N) return mu[n];
        if(mm[n]) return mm[n];
        register signed l=2,r;
        int ans=1;
        while(l<=n) {
            r=n/(n/l);
            ans-=(r-l+1)*Mu(n/l);
            l=r+1;
        }
        mm[n]=ans;
        return ans;
    }
    
    int Phi(int n) {
        if(n<=N) return phi[n];
        if(mp[n]) return mp[n];
        register signed l=2,r;
        int ans=n*(n+1)/2;
        while(l<=n) {
            r=n/(n/l);
            ans-=(r-l+1)*Phi(n/l);
            l=r+1;
        }
        mp[n]=ans;
        return ans;
    }
    
    signed main() {
        ios::sync_with_stdio(false);
        euler();
        for(int i=1;i<=N;i++) mu[i]+=mu[i-1], phi[i]+=phi[i-1];
        int n,t;
        cin>>n;
        while(n--) {
            cin>>t;
            cout<<Phi(t)<<" "<<Mu(t)<<endl;
        }
    }
    
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/mollnn/p/12337626.html
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