gcd(i, j) = k的个数

本文介绍了一种利用数论分块技术快速求解特定数学问题的方法。通过定义f(k)为满足最大公约数等于k的数对个数,g(k)为满足k能整除最大公约数的数对个数,借助莫比乌斯反演,实现了复杂度为O(n+m)的高效算法。

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题目:题目::
∑i=1n∑j=1m[gcd(i,j)=k]\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}[gcd(i, j)=k] i=1nj=1m[gcd(i,j)=k]

做法:做法:

设f(k)为gcd(i,j)=k的个数设f(k)为gcd(i,j)=k的个数f(k)gcd(i,j)=k, g(k)为满足k∣gcd(i,j)的对数g(k)为满足k|gcd(i,j)的对数g(k)kgcd(i,j)那么有下面的关系那么有下面的关系
g(k)=∑x=1⌊nk⌋f(kx)g(k)=\sum_{x = 1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}f(kx)g(k)=x=1knf(kx)

我们只需要快速求出g(k),可知如果i,j能被k整数,那么它们可以写成i=k⋅x1,j=k⋅x2的形式,我们只需求多少对x1,x2即可,可得我们只需要快速求出g(k) ,可知如果i,j能被k整数,那么它们可以写成i = k\cdot x_{1}, j = k \cdot x_{2}的形式, 我们只需求多少对x_{1},x_{2}即可,可得g(k),i,jki=kx1,j=kx2,x1,x2,
g(k)=⌊nk⌋⌊mk⌋ g(k) = \lfloor\frac{n}{k}\rfloor\lfloor\frac{m}{k}\rfloorg(k)=knkm

根据莫比乌斯反演的变形,可求得f(k)根据莫比乌斯反演的变形,可求得f(k)f(k)

f(k)=∑x=1⌊nk⌋μ(x)g(kx)=∑x=1⌊nk⌋μ(x)⌊nkx⌋⌊mkx⌋ f(k) = \sum_{x = 1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor}\mu(x)g(kx) =\sum_{x = 1}^{\lfloor\frac{n}{k}\rfloor} \mu(x)\lfloor\frac{n}{kx}\rfloor\lfloor\frac{m}{kx}\rfloorf(k)=x=1knμ(x)g(kx)=x=1knμ(x)kxnkxm

显然f(k)就是答案,暴力求复杂度是O(n)的,如何快速求?这里可以使用数论分块来做,⌊nd⌋最多有O(n个取值)显然f(k)就是答案,暴力求复杂度是O(n)的,如何快速求?\\这里可以使用数论分块来做, \lfloor\frac{n}{d}\rfloor最多有O(\sqrt{n}个取值)f(k),O(n)使,dnO(n)

复杂度可以做到O(n+m)复杂度可以做到O(n+m)O(n+m)

对于本题题意说白了就是:求重骰后获得更好的获胜等级的最大概率,同时考虑重投骰子的个数最小。 对于本题数据比较小,可以枚举哪些需要重投骰子的方案和这些重投骰子的所有可能情况,时间复杂度:10x2^5x6^5=2500000,时间够。 对于枚举重投骰子的方案: 使用二进制表示(0-31)所有的方案 这些重投骰子的所有可能情况: 使用dfs将所有重投骰子的所有情况进行枚举,判断每次枚举是否符合要求,求出最优方案即可 #include<bits/stdc++.h> #define endl '\n' using namespace std; const int N=1005; int n,m; int a[10]; int getRank(int cnt[]){ if(cnt[1]==1&&cnt[2]==1&&cnt[3]==1&&cnt[4]==1&&cnt[5]==1) return 5; if(cnt[2]==1&&cnt[3]==1&&cnt[4]==1&&cnt[5]==1&&cnt[6]==1) return 6; int n2=0,n3=0,n1=0; for(int i=1;i<=6;i++){ if(cnt[i]==5) return 9; else if(cnt[i]==4) return 8; else if(cnt[i]==3) n3++; else if(cnt[i]==2) n2++; else if(cnt[i]==1) n1++; } if(n2==1&&n3==1) return 7; if(n1==2&&n3==1) return 4; if(n2==2&&n1==1) return 3; if(n2==1&&n1==3) return 2; return 1; } int getGcd(int x,int y){ return y?getGcd(y,x%y):x; } void dfs(vector<int> arr,int u,int *yes,int init){ if(u==arr.size()){ int cnt[7]={0}; // 注意要初始化为0 for(int i=1;i<=5;i++){ cnt[a[i]]++; } int rank=getRank(cnt); if(rank>init) (*yes)++; return; } for(int i=1;i<=6;i++){ a[arr[u]]=i; dfs(arr,u+1,yes,init); } } int main(){ ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0); int T; cin>>T; while(T--){ int cnt[7]={0}; // 注意要初始化为0 int ansNum=0,ansSon=0,ansMom=1; for(int i=1;i<=5;i++){ cin>>a[i]; cnt[a[i]]++; } int init=getRank(cnt); if(init==9){ cout<<"0 0 1"<<endl; continue; } if(init==8){ cout<<"1 1 6"<<endl; continue; } sort(a+1,a+1+5); for(int i=0;i<32;i++){ // 二进制表示枚举要进行重投的骰子 vector<int> arr; for(int j=0;j<5;j++) if(i>>j&1) arr.push_back(j+1); //存放要重投骰子的位置 int sum=arr.size(); int total=pow(6,sum); // 所有重投骰子的方案 int yes=0; // 满足获胜等级的方案 int backup[10]; memcpy(backup,a,sizeof a); dfs(arr,0,&yes,init); memcpy(a,backup,sizeof a); int gcd=getGcd(total,yes); total=total/gcd,yes=yes/gcd; if(ansSon*total<yes*ansMom){ ansMom=total,ansSon=yes,ansNum=sum; } } cout<<ansNum<<" "<<ansSon<<" "<<ansMom<<endl; } return 0; } 这个是什么解法
07-11
## **题目描述** 给出一个长度为 $n$ 的数列 $\{a_1, a_2, a_3, \dots, a_n\}$,以及 $m$ 组询问 $(l_i, r_i, k_i)$。对于每组询问,求在区间 $[l_i, r_i]$ 中有多少种数字,其在该区间内的出现次数与 $k_i$ 互质(即 $\gcd(\text{出现次数}, k_i) = 1$)。 ## **输入格式** 第一行包含两个正整数 $n$ 和 $m$,分别表示数列长度和询问次数。 第二行包含 $n$ 个正整数 $a_i$,描述该数列。 接下来 $m$ 行,每行包含三个正整数 $l_i, r_i, k_i$,描述一次区间询问。 ## **输出格式** 输出 $m$ 行,每行一个整数,表示对应询问的答案。 ## **样例** #### 样例输入 ```plain 10 5 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 4 7 2 4 7 3 4 8 2 4 8 3 3 8 3 ``` #### 样例输出 ```plain 0 2 1 1 0 ``` ## **数据范围与提示** #### **样例解释** - 第一组询问 $[4,7]$:元素为 $[1,1,2,2]$,数字 $1$ 出现 $2$ 次($\gcd(2,2)=2≠1$),数字 $2$ 出现 $2$ 次(不互质),故答案为 $0$。 - 第二组询问 $[4,7]$:数字 $1$ 出现 $2$ 次($\gcd(2,3)=1$),数字 $2$ 出现 $2$ 次($\gcd(2,3)=1$),故答案为 $2$。 #### **数据范围** - $1 \le n, m \le 5 \times 10^4$ - $1 \le a_i \le n$ - $1 \le l_i \le r_i \le n$ - $1 \le k_i \le n$ #include <bits/stdc++.h> #define ll long long using namespace std; const ll N=5e4; struct node{ ll l,r,k,f; }q[N+5]; ll n,m; ll a[N+5]; ll blk[N+5],lenb; bool jo[N+5]; ll pre[N+5],nxt[N+5]; ll head,tail; ll lp=1,rp,s; ll cnt[N+5],f[N+5]; ll ans[N+5]; ll gcd(ll a,ll b){ return b?gcd(b,a%b):a; } bool cmp(node l1,node l2){ if(blk[l1.l]==blk[l2.l]){ if(blk[l1.l]&1) return l1.r<l2.r; return l1.r>l2.r; } return blk[l1.l]<blk[l2.l]; } void addd(ll x){ if(x<1 || x>n || jo[x]) return; jo[x]=1; pre[x]=head; nxt[x]=nxt[head]; pre[nxt[head]]=x; nxt[head]=x; return; } void dell(ll x){ if(x<1 || x>n || !jo[x]) return; jo[x]=1; nxt[pre[x]]=nxt[x]; pre[nxt[x]]=pre[x]; return; } void add(ll x){ f[cnt[a[x]]]--; if(f[cnt[a[x]]]==0) dell(cnt[a[x]]); cnt[a[x]]++; f[cnt[a[x]]]++; if(f[cnt[a[x]]]==1) addd(cnt[a[x]]); return; } void del(ll x){ f[cnt[a[x]]]--; if(f[cnt[a[x]]]==0) dell(cnt[a[x]]); cnt[a[x]]--; f[cnt[a[x]]]++; if(f[cnt[a[x]]]==1) addd(cnt[a[x]]); return; } void solve(ll l,ll r){ while(l<lp){ lp--; add(lp); } while(lp<l){ del(lp); lp++; } while(rp<r){ rp++; add(rp); } while(r<rp){ del(rp); rp--; } return; } int main(){ scanf("%lld%lld",&n,&m); lenb=(ll)sqrt(n); ll sx=1; for(ll i=1;i<=n;i++){ blk[i]=sx; if(i%lenb==0) sx++; } for(ll i=1;i<=n;i++) scanf("%lld",&a[i]); for(ll i=1;i<=m;i++){ scanf("%lld%lld%lld",&q[i].l,&q[i].r,&q[i].k); q[i].f=i; } tail=n+1; nxt[head]=tail; pre[tail]=head; f[0]=n; sort(q+1,q+m+1,cmp); for(ll i=1;i<=m;i++){ solve(q[i].l,q[i].r); for(ll j=nxt[head];j!=tail;j=nxt[j]){ if(gcd(j,q[i].k)==1) ans[q[i].f]+=f[j]; // cout<<j<<" "; } } for(ll i=1;i<=m;i++) printf("%lld\n",ans[i]); return 0; } 过不了样例,修正代码错误并标出
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08-05
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