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  • [NOI2016] 循环之美

    description

    [sum_{i=1}^nsum_{j=1}^m[gcd(i,j)=1][frac ij在k进制下是纯循环小数] ]

    data range

    (n,mle 10^9,kle 2000)

    solution

    (frac ij)(k)进制下为纯循环小数当且仅当(gcd(j,k)=1)

    证明戳这里

    那么原式

    [=sum_{i=1}^nsum_{j=1}^m[gcd(i,j)=1][gcd(j,k)=1]\ =sum_{j=1}^m[gcd(j,k)=1]sum_{i=1}^n[gcd(i,j)=1]\ =sum_{j=1}^m[gcd(j,k)=1]sum_{i=1}^nsum_{dmid i,dmid j}mu(d)\ =sum_{d=1}^nmu(d)sum_{dmid j}^m[gcd(j,k)=1]sum_{dmid i}^n1\ =sum_{d=1}^nmu(d)sum_{j=1}^{lfloor frac md floor}[gcd(jd,k)=1]lfloor frac nd floor\ =sum_{d=1}^nlfloor frac nd floormu(d)[gcd(d,k)=1]sum_{j=1}^{lfloor frac md floor}[gcd(j,k)=1] ]

    不妨设

    [F(n)=sum_{i=1}^n[gcd(i,k)=1]\ S(n,k)=sum_{i=1}^nmu(i)[gcd(i,k)=1]\ ]

    那么原式

    [=sum_{d=1}^nlfloor frac nd floor F(lfloor frac md floor)(S(d,k)-S(d-1,k)) ]

    显然如果可以快速求出(S(n,k),F(n)) ,那么通过整除分块就可以快速求得原式了

    先来康康(F(n)),我们有

    [F(n)=lfloorfrac nk floor F(k)+F(nmod k) ]

    只用预处理处(nle k)(F(n))就可以做到快速查询了

    再来康康(S(n,k))

    [S(n,k)=sum_{i=1}^nmu(i)[gcd(i,k)=1]\ =sum_{i=1}^nmu(i)sum_{dmid i,dmid k}mu(d)\ =sum_{dmid k}mu(d)sum_{dmid i}^nmu(i)\ =sum_{dmid k}mu(d)sum_{i=1}^{lfloor frac nd floor}mu(id) ]

    显然若(gcd(i,d)>1)(mu(id)=0)

    因此

    [=sum_{dmid k}mu(d)sum_{i=1}^{lfloor frac nd floor}mu(id)[gcd(i,d)=1]\ =sum_{dmid k}mu(d)sum_{i=1}^{lfloor frac nd floor}mu(i)mu(d)[gcd(i,d)=1]\ =sum_{dmid k}mu(d)^2sum_{i=1}^{lfloor frac nd floor}mu(i)[gcd(i,d)=1]\ =sum_{dmid k}mu(d)^2S(lfloor frac nd floor,d) ]

    递归求解即可(记得记忆化)

    注意递归边界

    (n=0) 时,(S(0,k)=0)

    (k=1) 时,(S(n,1)=sum_{i=1}^nmu(i)[gcd(1,k)=1]=sum_{i=1}^nmu(i))

    杜教筛之即可

    完结撒花。。。

    time complexity

    (mathcal O(能过))

    code

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int N=1e6+5,Bas=2001;
    bool flag[N];int pr[N],pcnt,mu[N],smu[N],f[N];
    unordered_map<ll,ll>mp;
    inline ll qs(int a,int b){return 1ll*a*Bas+b;}
    ll ss(int n,int k)
    {
    	if(!n)return 0;
    	ll now=qs(n,k); 
    	if(mp.count(now))return mp[now];
    	if(k==1)
    	{
    		if(n<=1e6)return smu[n];
    		ll ret=1;
    		for(int l=2,r;l<=n;l=r+1)
    		{
    			r=n/(n/l);
    			ret-=ss(n/l,1)*(r-l+1);
    		}return mp[now]=ret;
    	}ll ret=0;
    	for(int i=1;i*i<=k;++i)
    	{
    		if(k%i)continue;
    		if(mu[i])ret+=ss(n/i,i);
    		if(i*i!=k&&mu[k/i])ret+=ss(n/(k/i),k/i);
    	}return mp[now]=ret;
    }
    int k;
    int gcd(int x,int y){return y?gcd(y,x%y):x;}
    inline void pre(int n)
    {
    	mu[1]=1;
    	for(int i=2;i<=n;++i)
    	{
    		if(!flag[i])pr[++pcnt]=i,mu[i]=-1;
    		for(int j=1;j<=pcnt;++j)
    		{
    			int num=i*pr[j];if(num>n)break;
    			flag[num]=1;
    			if(i%pr[j])mu[num]=-mu[i];
    			else{mu[num]=0;break;}
    		}
    	}
    	for(int i=1;i<=n;++i)smu[i]=smu[i-1]+mu[i];
    	for(int i=1;i<=k;++i)f[i]=f[i-1]+(gcd(i,k)==1);
    }
    inline int sf(int n){return n/k*f[k]+f[n%k];}
    int n,m;
    int main()
    {
    	scanf("%d%d%d",&n,&m,&k);pre(1e6);
    	int mn=min(n,m);ll ans=0;
    	for(int l=1,r;l<=mn;l=r+1)
    	{
    		r=min(n/(n/l),m/(m/l));
    		ans+=(ss(r,k)-ss(l-1,k))*(n/l)*sf(m/l);
    	}printf("%lld
    ",ans);
    	return 0;
    }
    
    NO PAIN NO GAIN
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/zmyzmy/p/14399961.html
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