莫比乌斯函数模板

本文介绍了一种使用素数筛法求解莫比乌斯函数的方法,并通过C++代码实现展示了如何计算1到N之间的所有整数对应的莫比乌斯函数值。该方法首先初始化一个布尔数组标记所有数为潜在素数,然后遍历这些数并利用已知素数更新标记和莫比乌斯函数值。
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<iostream>
#include<stack>
#include<vector>
#include<cstring>
#define N 100005
using namespace std;
vector<int> prime;
bool pri[N];
int mu[N];
void init()
{
    memset(pri,true,sizeof(pri));
    mu[1]=1;
    for(int i=2;i<N;i++)
    {
        if(pri[i])
        {
            prime.push_back(i);
            mu[i]=-1;
        }
        for(int j=0;j<prime.size()&&i*prime[j]<N;j++)
        {
            pri[i*prime[j]]=false;
            if(i%prime[j])
                mu[i*prime[j]]=-mu[i];
            else
            {
                mu[i*prime[j]]=0;
                break;
            }
        }
    }
}
### 关于莫比乌斯反演的模板代码 以下是基于线性筛法实现的莫比乌斯函数计算模板代码: ```cpp const int N = 1e6 + 5; int mob[N], vis[N], prime[N]; int tot; void Mobius(int n) { memset(prime, 0, sizeof(prime)); memset(mob, 0, sizeof(mob)); memset(vis, 0, sizeof(vis)); tot = 0; mob[1] = 1; // 初始化 mu(1) = 1 for (int i = 2; i <= n; ++i) { if (!vis[i]) { prime[tot++] = i; // 记录素数 mob[i] = -1; // 如果是质数,则 mu(p) = -1 } for (int j = 0; j < tot && i * prime[j] <= n; ++j) { vis[i * prime[j]] = 1; // 标记合数 if (i % prime[j] == 0) { mob[i * prime[j]] = 0; // 若 p 整除 i,则 mu(ip) = 0 break; } else { mob[i * prime[j]] = -mob[i]; // 否则 mu(ip) = -mu(i) } } } } ``` 上述代码实现了通过线性筛法快速预处理莫比乌斯函数值的功能[^1]。 --- ### 莫比乌斯反演的学习资料推荐 #### 定义与基本形式 莫比乌斯反演的核心在于两个互逆的关系式: - $ f(n) = \sum_{d|n} g(d) $ - $ g(n) = \sum_{d|n} \mu(d) f\left(\frac{n}{d}\right) $ 其中 $\mu$ 是莫比乌斯函数,定义如下: $$ \mu(n) = \begin{cases} 1 & \text{如果 } n=1 \\ (-1)^k & \text{如果 } n \text{ 是无平方因子数且有 } k \text{ 个不同质因数} \\ 0 & \text{其他情况} \end{cases} $$ 这些关系可以用于解决涉及整除和约数的问[^3]。 #### 应用场景举例 1. **计数问** 给定一个正整数 $n$,求满足某些条件的数的数量。例如,求长度为 $n$ 的字符串且其循环节也为 $n$ 的字符串数量可以通过莫比乌斯反演来优化复杂度[^2]。 2. **加权约数和** 对于给定范围内的所有数,计算某种加权约数和的形式化表达式也可以借助莫比乌斯反演简化计算过程[^4]。 3. **组合数学中的应用** 利用狄利克雷卷积以及容斥原理推导复杂的组合公式时,莫比乌斯反演提供了一种有效的工具[^5]。 --- ###
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