【51nod1238】 最小公倍数之和 V3

本文探讨了一个关于数论的问题,即求小于等于N的所有数两两之间最小公倍数之和,并给出了详细的数学推导过程及C++实现代码。

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Description

出个数N,输出小于等于N的所有数,两两之间的最小公倍数之和。

相当于计算这段程序(程序中的lcm(i,j)表示i与j的最小公倍数):
由于结果很大,输出Mod 1000000007的结果。

G=0;
for(i=1;i< N;i++)
for(j=1;j<=N;j++)
{
G = (G + lcm(i,j)) % 1000000007;
}

Solution

ans=i=1nj=1nijgcd(i,j)=d=1ndi=1n/iij=1n/ij[gcd(i,j)==1]=2(d=1nd(1+i=1n/iiiϕ(i)/2)))(1+n)n/2=d=1ndi=1n/iiiϕ(i)

然后这就是杜教筛的标准形式了,直接筛就好了。

Code

#include<iostream>
#include<math.h>
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#define ll long long
using namespace std;
const ll maxn=1e6,mo=1e9+7,mo4=250000002,mo2=mo4*2,mo6=166666668;
ll d[maxn],bz[maxn+5],p[maxn+5],h[maxn],f[maxn];
ll n,i,t,j,k,l,x,y,z,ans;
ll hash(ll x){
    ll t=x%maxn;
    while (h[t] && h[t]!=x) t=(t+1)%maxn;
    return t;
}
ll sqr(ll n){
    n%=mo;return n*n%mo;
}
ll make(ll n){
    return n*(n+1)%mo*(2*n+1)%mo*mo6%mo;
}
ll dg(ll n){
    if (n<=maxn) return p[n];
    ll x=hash(n),y,t,k=sqr(1+n)*sqr(n)%mo*mo4%mo,i=2;
    if (h[x]) return f[x];
    while (i<=n){
        t=n/(n/i);
        k-=(make(t%mo)-make((i-1)%mo)+mo)%mo*dg(n/i)%mo;i=t+1;
    }
    h[x]=n;f[x]=(k%mo+mo)%mo;return f[x];
}
int main(){
    freopen("data.in","r",stdin);freopen("data.out","w",stdout);
    scanf("%lld",&n);p[1]=1;
    for (i=2;i<=maxn;i++){
        if (!bz[i]) d[++d[0]]=i,p[i]=i-1;
        for (j=1;j<=d[0];j++){
            if (i*d[j]>maxn) break;
            bz[i*d[j]]=1;
            if (i%d[j]==0) {
                p[i*d[j]]=p[i]*d[j];break;
            }else p[i*d[j]]=p[i]*p[d[j]];
        }
    }
    for (i=2;i<=maxn;i++)
        p[i]=(p[i]*i%mo*i%mo+p[i-1])%mo;
    i=1;
    while (i<=n){
        t=n/(n/i);
        k=dg(t)-dg(i-1);x=n/i%mo;
        l=(x+1)*x%mo*mo2%mo;
        ans+=k*l%mo;i=t+1;
    }
    ans=(ans%mo+mo)%mo;
    printf("%lld\n",ans);
}
题目 51nod 3478 涉及一个矩阵问题,要求通过最少的操作次数,使得矩阵中至少有 `RowCount` 行 `ColumnCount` 列是回文的。解决这个问题的关键在于如何高效地枚举所有可能的行列组合,并计算每种组合所需的操作次数。 ### 解法思路 1. **预处理每一行每一列变为回文所需的最少操作次数**: - 对于每一行,计算将其变为回文所需的最少操作次数。这可以通过比较每对对称位置的值是否相同来完成。 - 对于每一列,计算将其变为回文所需的最少操作次数,方法同上。 2. **枚举所有可能的行列组合**: - 由于 `N` `M` 的最大值为 8,因此可以枚举所有可能的行组合列组合。 - 对于每一种组合,计算其所需的最少操作次数,并取最小值。 3. **计算操作次数**: - 对于每一种组合,需要计算哪些行列需要修改,并且注意行列的交叉点可能会重复计算,因此需要去重。 ### 代码实现 以下是一个可能的实现方式,使用了枚举位运算来处理组合问题: ```python def min_operations_to_palindrome(matrix, row_count, col_count): import itertools N = len(matrix) M = len(matrix[0]) # Precompute the cost to make each row a palindrome row_cost = [] for i in range(N): cost = 0 for j in range(M // 2): if matrix[i][j] != matrix[i][M - 1 - j]: cost += 1 row_cost.append(cost) # Precompute the cost to make each column a palindrome col_cost = [] for j in range(M): cost = 0 for i in range(N // 2): if matrix[i][j] != matrix[N - 1 - i][j]: cost += 1 col_cost.append(cost) min_total_cost = float(&#39;inf&#39;) # Enumerate all combinations of rows and columns rows = list(range(N)) cols = list(range(M)) from itertools import combinations for row_comb in combinations(rows, row_count): for col_comb in combinations(cols, col_count): # Calculate the cost for this combination cost = 0 # Add row costs for r in row_comb: cost += row_cost[r] # Add column costs for c in col_comb: cost += col_cost[c] # Subtract the overlapping cells for r in row_comb: for c in col_comb: # Check if this cell is part of the palindrome calculation if r < N // 2 and c < M // 2: if matrix[r][c] != matrix[r][M - 1 - c] and matrix[N - 1 - r][c] != matrix[N - 1 - r][M - 1 - c]: cost -= 1 min_total_cost = min(min_total_cost, cost) return min_total_cost # Example usage matrix = [ [0, 1, 0], [1, 0, 1], [0, 1, 0] ] row_count = 2 col_count = 2 result = min_operations_to_palindrome(matrix, row_count, col_count) print(result) ``` ### 代码说明 - **预处理成本**:首先计算每一行每一列变为回文所需的最少操作次数。 - **枚举组合**:使用 `itertools.combinations` 枚举所有可能的行列组合。 - **计算成本**:对于每一种组合,计算其成本,并考虑行列交叉点的重复计算问题。 ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:由于 `N` `M` 的最大值为 8,因此枚举所有组合的时间复杂度为 $ O(N^{RowCount} \times M^{ColCount}) $,这在实际中是可接受的。 - **空间复杂度**:主要是存储预处理的成本,空间复杂度为 $ O(N + M) $。 ### 相关问题 1. 如何优化矩阵中行列的枚举组合以减少计算时间? 2. 在计算行列的交叉点时,如何更高效地处理重复计算的问题? 3. 如果矩阵的大小增加到更大的范围,如何调整算法以保持效率? 4. 如何处理矩阵中行列的回文条件不同时的情况? 5. 如何扩展算法以支持更多的操作类型,例如翻转某个区域的值?
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