「Luogu P2257」YY的GCD「莫比乌斯反演」

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题意

ni=1mj=1[gcd(i,j)isprime] ∑ i = 1 n ∑ j = 1 m [ g c d ( i , j ) i s p r i m e ]

题解

不妨设 nm n ≤ m ,推一下式子

i=1nj=1m[gcd(i,j)isprime] ∑ i = 1 n ∑ j = 1 m [ g c d ( i , j ) i s p r i m e ]

=p=1ni=1nj=1m[gcd(i,j)=p] = ∑ p = 1 n ∑ i = 1 n ∑ j = 1 m [ g c d ( i , j ) = p ]

=p=1ni=1,p|inj=1,p|jm[gcd(ip,jp)=1] = ∑ p = 1 n ∑ i = 1 , p | i n ∑ j = 1 , p | j m [ g c d ( i p , j p ) = 1 ]

=p=1ni=1npj=1mp[gcd(i,j)=1] = ∑ p = 1 n ∑ i = 1 ⌊ n p ⌋ ∑ j = 1 ⌊ m p ⌋ [ g c d ( i ′ , j ′ ) = 1 ]

=p=1ni=1npj=1mpe(gcd(i,j)) = ∑ p = 1 n ∑ i = 1 ⌊ n p ⌋ ∑ j = 1 ⌊ m p ⌋ e ( g c d ( i ′ , j ′ ) )

=p=1ni=1npj=1mpd|gcd(i,j)μ(d) = ∑ p = 1 n ∑ i = 1 ⌊ n p ⌋ ∑ j = 1 ⌊ m p ⌋ ∑ d | g c d ( i ′ , j ′ ) μ ( d )

=p=1nd=1npμ(d)npdmpd = ∑ p = 1 n ∑ d = 1 ⌊ n p ⌋ μ ( d ) ⌊ n p d ⌋ ⌊ m p d ⌋

于是枚举 p p ,线性筛求出莫比乌斯函数的前缀和,然后整除分块做

#include <cstring>
#include <cstdio>

typedef long long LL;

const int MAXN = 1e7 + 10;

bool tag[MAXN];
int pr[MAXN], tot, n, m;
int mu[MAXN], mus[MAXN];

void init(int n) {
    memset(tag, 1, sizeof tag);
    tag[1] = false;
    mu[1] = mus[1] = 1;
    for(int i = 2; i <= n; i ++) {
        if(tag[i]) {
            pr[++ tot] = i;
            mu[i] = -1;
        }
        for(int j = 1; j <= tot && pr[j] * (LL)i <= n; j ++) {
            tag[i * pr[j]] = false;
            if(i % pr[j] == 0) {
                mu[i * pr[j]] = 0;
                break ;
            }
            mu[i * pr[j]] = - mu[i];
        }
        mus[i] = mus[i - 1] + mu[i];
    }
}

LL calc(int r1, int r2) {
    LL ans = 0;
    int r = (r1 < r2 ? r1 : r2);
    for(int i = 1, j; i <= r; i = j + 1) {
        j = r1 / (r1 / i);
        if(j > r2 / (r2 / i)) j = r2 / (r2 / i);
        ans += (mus[j] - mus[i-1]) * 1ll * (r1 / i) * (r2 / i);
    }
    return ans;
}

int main() {
    init(1e7);
    int T;
    scanf("%d", &T);
    for(; T --; ) {
        scanf("%d%d", &n, &m);
        LL ans = 0;
        int x = (n < m ? n : m);
        for(int i = 1; i <= tot && pr[i] <= x; i ++)
            ans += calc(n / pr[i], m / pr[i]);
        printf("%lld\n", ans);
    }
    return 0;
}

于是:喜闻乐见TLE

考虑优化:

p=1nd=1npμ(d)npdmpd ∑ p = 1 n ∑ d = 1 ⌊ n p ⌋ μ ( d ) ⌊ n p d ⌋ ⌊ m p d ⌋

枚举 T=pd T = p d

=T=1np|Tμ(Tp)nTmT = ∑ T = 1 n ∑ p | T μ ( T p ) ⌊ n T ⌋ ⌊ m T ⌋

=T=1nnTmTp|Tμ(Tp) = ∑ T = 1 n ⌊ n T ⌋ ⌊ m T ⌋ ∑ p | T μ ( T p )

于是我们可以预处理后面的 μ μ ,询问的时间复杂度从玄学的 O(?) O ( ? ) 优化到 O(n+m) O ( n + m )

#include <cstring>
#include <cstdio>

typedef long long LL;

const int MAXN = 1e7 + 10;

bool tag[MAXN];
int pr[MAXN], tot, n, m;
int mu[MAXN];
LL sum[MAXN];

void init(int n) {
    memset(tag, 1, sizeof tag);
    tag[1] = false;
    mu[1] = 1;
    for(int i = 2; i <= n; i ++) {
        if(tag[i]) {
            pr[++ tot] = i;
            mu[i] = -1;
        }
        for(int j = 1; j <= tot && pr[j] * (LL)i <= n; j ++) {
            tag[i * pr[j]] = false;
            if(i % pr[j] == 0) {
                mu[i * pr[j]] = 0;
                break ;
            }
            mu[i * pr[j]] = - mu[i];
        }
    }
    for(int i = 1; i <= tot; i ++)  
        for(int j = 1; j * 1ll * pr[i] <= n; j ++)
            sum[j * pr[i]] += mu[j];
    for(int i = 1; i <= n; i ++)
        sum[i] += sum[i - 1];
}

LL calc(int r1, int r2) {
    LL ans = 0;
    int r = (r1 < r2 ? r1 : r2);
    for(int i = 1, j; i <= r; i = j + 1) {
        j = r1 / (r1 / i);
        if(j > r2 / (r2 / i)) j = r2 / (r2 / i);
        ans += (sum[j] - sum[i-1]) * 1ll * (r1 / i) * (r2 / i);
    }
    return ans;
}

int main() {
    init(1e7);
    int T; scanf("%d", &T);
    for(; T --; ) {
        scanf("%d%d", &n, &m);
        if(n > m) n ^= m ^= n ^= m;
        printf("%lld\n", calc(n, m));
    }
    return 0;
}
采用PyQt5框架与Python编程语言构建图书信息管理平台 本项目基于Python编程环境,结合PyQt5图形界面开发库,设计实现了一套完整的图书信息管理解决方案。该系统主要面向图书馆、书店等机构的日常运营需求,通过模块化设计实现了图书信息的标准化管理流程。 系统架构采用典型的三层设计模式,包含数据存储层、业务逻辑层和用户界面层。数据持久化方案支持SQLite轻量级数据库与MySQL企业级数据库的双重配置选项,通过统一的数据库操作接口实现数据存取隔离。在数据建模方面,设计了包含图书基本信息、读者档案、借阅记录等核心数据实体,各实体间通过主外键约束建立关联关系。 核心功能模块包含六大子系统: 1. 图书编目管理:支持国际标准书号、中国图书馆分类法等专业元数据的规范化著录,提供批量导入与单条录入两种数据采集方式 2. 库存动态监控:实时追踪在架数量、借出状态、预约队列等流通指标,设置库存预警阈值自动提醒补货 3. 读者服务管理:建立完整的读者信用评价体系,记录借阅历史与违规行为,实施差异化借阅权限管理 4. 流通业务处理:涵盖借书登记、归还处理、续借申请、逾期计算等标准业务流程,支持射频识别技术设备集成 5. 统计报表生成:按日/月/年周期自动生成流通统计、热门图书排行、读者活跃度等多维度分析图表 6. 系统维护配置:提供用户权限分级管理、数据备份恢复、操作日志审计等管理功能 在技术实现层面,界面设计遵循Material Design设计规范,采用QSS样式表实现视觉定制化。通过信号槽机制实现前后端数据双向绑定,运用多线程处理技术保障界面响应流畅度。数据验证机制包含前端格式校验与后端业务规则双重保障,关键操作均设有二次确认流程。 该系统适用于中小型图书管理场景,通过可扩展的插件架构支持功能模块的灵活组合。开发过程中特别注重代码的可维护性,采用面向对象编程范式实现高内聚低耦合的组件设计,为后续功能迭代奠定技术基础。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
### 解题思路 假设要跳 $k$ 次,根据青蛙 A 和青蛙 B 的初始位置以及每次跳跃的距离,可以推出公式 $x + nk \equiv y + mk \pmod{l}$,进一步变形为 $(x - y) + k(n - m) \equiv 0 \pmod{l}$。定义 $A = (x - y)$,$B = (n - m)$,解除同余后得到 $xB - kl = A$,令 $y = -k$,则有 $xB + yl = A$,这是一个扩展欧几里得算法可以解决的线性不定方程问题。如果 $A$ 不能被 $\gcd(B, l)$ 整除,则方程无解;否则,先求出 $xB + yl = \gcd(B, l)$ 的一组解,再通过倍数关系得到 $xB + yl = A$ 的解,最后求出最小正整数解 [^3]。 ### 代码实现 ```cpp #include<iostream> #include<cstdio> #include<algorithm> #include<string> #include<cstring> #include<cmath> using namespace std; long long n, m, x, y, k, num, xt, yt; long long gcd(long long x, long long y) { int k1; while (y != 0) { k1 = x % y; x = y; y = k1; } return x; } long long gcd2(long long x, long long y, long long &xt, long long &yt) { long long k2; if (!y) { xt = 1; yt = 0; return x; } num = gcd2(y, x % y, xt, yt); k2 = xt; xt = yt; yt = k2 - x / y * yt; return num; } int main() { cin >> x >> y >> n >> m >> k; m = m - n; x = x - y; if (m < 0) { m = -m; x = -x; } gcd2(m, k, xt, yt); if (x % num != 0) cout << "Impossible"; else cout << ((xt * (x / num)) % (k / num) + (k / num)) % (k / num); return 0; } ``` ### 代码解释 - `gcd` 函数:用于计算两个数的最大公约数,使用辗转相除法实现。 - `gcd2` 函数:扩展欧几里得算法,用于求解 $xB + yl = \gcd(B, l)$ 的一组解。 - `main` 函数:读取输入数据,将方程变形,调用 `gcd2` 函数求解,根据结果输出最小正整数解或 "Impossible"。
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