欧拉函数板子

本文详细介绍了欧拉函数的定义及应用,并提供了两种求解欧拉函数的方法:在线性求解和线性筛法。通过具体实例说明了质数在计算过程中的作用。

欧拉函数:小于n的正整数中与n互质的数的数目(φ(1)=1)
在线求欧拉函数:
这里写图片描述

//求欧拉函数板子 
//根号n求欧拉函数 注意是 i*i<=x 
int getphi(int x)
{
    int tmp=x;
    for(int i=2;i*i<=x;i++){
        if(x%i==0){
            while(x%i==0) x/=i; 
            tmp/=i;tmp*=(i-1);
        }
    }
    if(x>1) tmp/=x,tmp*=(x-1);
    return tmp;
}

线性筛求欧拉函数
1. phi(p)=p-1 因为质数p除了1以外的因数只有p,故1至p的整数只有p与p不互质
2. 如果i mod p = 0, 那么phi(i * p)=p * phi(i)
3. 若i mod p ≠0, 那么phi(i * p)=phi(i) * (p-1)

//O(n)求欧拉函数
int prime[N+5],phi[N+5];bool noprime[N+5];
//1. phi(p)=p-1   因为质数p除了1以外的因数只有p,故1至p的整数只有p与p不互质
//2. 如果i mod p = 0, 那么phi(i * p)=p * phi(i)
//3.若i mod p ≠0,  那么phi(i * p)=phi(i) * (p-1)
void euler()
{
    int size=0;
    phi[1]=1;
    for(int i=2;i<=N;i++){
        if(!noprime[i]){
            prime[++size]=i;
            phi[i]=i-1;
        } 
        for(int j=1;j<=size&&i*prime[j]<=N-5;j++){
            noprime[i*prime[j]]=1;
            if(i%prime[j]==0){
                phi[i*prime[j]]=prime[j]*phi[i];//!!
                break;
            }
            phi[i*prime[j]]=phi[i]*(prime[j]-1);
        }
    }
}
降幂公式

当x≥ϕ(p)时,有axaxmodϕ(p)+ϕ(p)(mod p)
这部分可以参考“上帝与集合”

### 欧拉函数的数学定义 欧拉函数是一种重要的数论函数,用于描述小于或等于某个正整数 \( n \) 的数中与 \( n \) 互质的数的个数。其符号通常表示为 \( \varphi(n) \)[^1]。 具体来说,如果给定一个正整数 \( n \),则欧拉函数 \( \varphi(n) \) 表示满足条件 \( \gcd(i, n) = 1 \) 的所有正整数 \( i \)(\( 1 \leq i \leq n \))的数量[^2]。 #### 基本性质 1. 如果 \( n = p^k \),其中 \( p \) 是素数且 \( k \geq 1 \),那么 \( \varphi(n) = p^k - p^{k-1} \)[^3]。 2. 若两个正整数 \( n \) 和 \( m \) 互质 (\( \gcd(n, m) = 1 \)),则有 \( \varphi(nm) = \varphi(n) \cdot \varphi(m) \)[^3]。 3. 对于任何正整数 \( n \),可以利用唯一分解定理得到: \[ \varphi(n) = n \prod_{p|n}\left(1 - \frac{1}{p}\right), \] 其中 \( p \) 是 \( n \) 的不同质因数[^4]。 --- ### 编程实现 以下是基于上述公式的 Python 实现: ```python def euler_phi(n): result = n # 初始化结果为 n factor = 2 # 开始寻找因子 while factor * factor <= n: # 只需遍历到 sqrt(n) if n % factor == 0: # 找到了一个因子 while n % factor == 0: # 移除该因子的所有幂次 n //= factor result -= result // factor # 更新结果 factor += 1 if n > 1: # 如果剩下的部分大于 1,则它是一个质因子 result -= result // n return result ``` 此代码通过逐步移除 \( n \) 中所有的质因数并应用公式计算 \( \varphi(n) \)[^5]。 --- ### 示例运行 假设输入 \( n = 10 \): 执行过程如下: 1. 初始状态:`result = 10`, `factor = 2`. 2. 发现 \( 10 \% 2 = 0 \), 将 \( 10 \div 2 = 5 \). 3. 更新 `result`: `result = result - result // 2 = 10 - 5 = 5`. 4. 继续检查下一个可能的因子. 5. 当前剩余值为 \( 5 \). 因为其本身是质数,更新 `result`: `result = result - result // 5 = 5 - 1 = 4`. 最终返回的结果为 \( \varphi(10) = 4 \). ---
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