倒霉的小C【数论】

本文介绍了一种求解∑从i=1到n的gcd(i,n)问题的方法。通过观察和分析数字出现的规律,利用欧拉函数φ来优化算法的时间复杂度。最终给出了一种近似O(√n)的高效解决方案。

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题目大意:

ni=1gcd(i,n)∑i=1ngcd(i,n)


思路:

题目描述绝对没有你想象的那么简单。
这里写图片描述
InputInput

4

OutputOutput

9

50分做法:直接求上式,时间复杂度O(nlogn)O(nlogn)
100分做法:
随便取一个数,找一下规律。

  • 12

分解后为

  • 1 2 3 4 1 6 1 4 3 2 1 12

再统计一下每个数字的个数。

  • 1:4
  • 2:2
  • 3:2
  • 4:2
  • 6:1
  • 12:1

不难发现,数字ii出现的次数就是φni
那么就枚举nn的约数,求出φiφniφni,计算答案即可。
时间复杂度:约O(n)O(n)


代码:

#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#define fre(x) freopen(#x".in","r",stdin),freopen(#x".out","w",stdout);
using namespace std;

long long ans,sum,n,a;

long long phi(long long x)  //求phi[i]
{
    ans=x;
    for (long long i=2;i*i<=x;i++)
     if (!(x%i))
     {
        ans=ans/i*(i-1);
        while (!(x%i)) x/=i;
     }
    if (x>1) ans=ans/x*(x-1);
    return ans;
}

int main()
{
    fre(beats);
    scanf("%lld",&n);
    for (long long i=1;i*i<=n;i++)  //枚举约数
     if (!(n%i)) 
     {
        sum+=i*phi(n/i);
        if (i*i!=n) sum+=(n/i)*phi(i);  //不是完全平方数
     }
     printf("%lld\n",sum+1);
     return 0;
}
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