HDU Rikka with Phi(线段树)

这是一篇关于如何使用线段树处理包含欧拉函数(Euler's totient function)区间修改和查询的问题。题目描述了一个包含三种类型查询的数据结构挑战,其中涉及将数组元素转换为其欧拉函数值、赋值以及区间求和。解决方案通过优化线段树,仅在区间内所有元素相同且需要修改时进行更新,以确保算法在大规模数据下的效率。

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Rikka with Phi
Time Limit: 16000/8000 MS (Java/Others) Memory Limit: 131072/131072 K (Java/Others)
Problem Description
Rikka and Yuta are interested in Phi function (which is known as Euler’s totient function).
Yuta gives Rikka an array A[1…n] of positive integers, then Yuta makes m queries.
There are three types of queries:
1 l r
Change A[i] into φ(A[i]), for all i∈[l,r].
2 l r x
Change A[i] into x, for all i∈[l,r].
3 l r
Sum up A[i], for all i∈[l,r].
Help Rikka by computing the results of queries of type 3.
Input
The first line contains a number T(T≤100) ——The number of the testcases. And there are no more than 2 testcases with n>105
For each testcase, the first line contains two numbers n,m(n≤3×105,m≤3×105)。
The second line contains n numbers A[i]
Each of the next m lines contains the description of the query.
It is guaranteed that 1≤A[i]≤107 At any moment.
Output
For each query of type 3, print one number which represents the answer.
Sample Input
1
10 10
56 90 33 70 91 69 41 22 77 45
1 3 9
1 1 10
3 3 8
2 5 6 74
1 1 8
3 1 9
1 2 10
1 4 9
2 8 8 69
3 3 9
Sample Output
80
122
86
Source
BestCoder Round #73 (div.1)
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这又是一道与众不同的线段树,操作是区间覆盖,区间取欧拉函数,区间求和。

看起来这操作挺吓人的。但在我们AC了另外一道黑科技线段树与或之后,这题其实也不算什么了。

我们知道,一个数在不断变成它的欧拉函数若干次之后恒为一,且许多数的欧拉函数值都是相同的(数据随机)。这样的话,如果我们将修改操作进行改进,只有在当前区间在询问区间以内且当前区间中的数都相同时,我们才对这个区间进行修改,否则我们继续对其的左右儿子进行修改,尽管看起来这种思路效率极低,但如果我们仔细分析会发现,一个区间中的数被 1 , 2 1,2 1,2操作修改若干次以后,都会变成相同的,因此这个算法的效率就有了保障,平摊下来差不多就 O ( n l o g n ) O(nlogn) Onlogn的时间复杂度。因此问题不大。

代码如下:

#include<bits/stdc++.h>
#define lc (p<<1)
#define rc (p<<1|1)
#define mid (T[p].l+T[p].r>>1)
#define N 300005
using namespace std;
inline long long read(){
	long long ans=0;
	char ch=getchar();
	while(!isdigit(ch))ch=getchar();
	while(isdigit(ch))ans=(ans<<3)+(ans<<1)+ch-'0',ch=getchar();
	return ans;
}
long long phi[10000005];
bool pr[10000005];
long long prime[1000005];
int t,n,m,a[N],tot=0;
struct Node{int l,r;long long sum,num;}T[N<<2];
inline void init(){
	phi[1]=1;
	for(int i=2;i<=10000000;++i){
		if(!pr[i])prime[++tot]=i,phi[i]=i-1;
		for(int j=1;j<=tot;++j){
			if(i*prime[j]>10000000)break;
			pr[i*prime[j]]=1;
			if(i%prime[j]==0){
				phi[i*prime[j]]=phi[i]*prime[j];
				break;
			}
			phi[i*prime[j]]=phi[i]*(prime[j]-1);
		}
	}
}
inline void pushup(int p){
	T[p].sum=T[lc].sum+T[rc].sum;
	T[p].num=T[lc].num==T[rc].num?T[lc].num:0;
}
inline void pushnow(int p,long long v){
	T[p].num=v;
	T[p].sum=v*(T[p].r-T[p].l+1);
}
inline void pushdown(int p){
	if(!T[p].num)return;
	pushnow(lc,T[p].num);
	pushnow(rc,T[p].num);
}
inline void build(int p,int l,int r){
	T[p].l=l,T[p].r=r;
	if(l==r){
		T[p].num=T[p].sum=a[l];
		return;
	}
	build(lc,l,mid);
	build(rc,mid+1,r);
	pushup(p);
}
inline void modify(int p,int ql,int qr){
	if(qr<T[p].l||T[p].r<ql)return;
	if(ql<=T[p].l&&T[p].r<=qr&&T[p].num){
		pushnow(p,phi[T[p].num]);
		return;
	}
	pushdown(p);
	if(qr<=mid)modify(lc,ql,qr);
	else if(ql>mid)modify(rc,ql,qr);
	else modify(lc,ql,mid),modify(rc,mid+1,qr);
	pushup(p);
}
inline void update(int p,int ql,int qr,long long v){
	if(qr<T[p].l||T[p].r<ql)return;
	if(ql<=T[p].l&&T[p].r<=qr){
		pushnow(p,v);
		return;
	}
	pushdown(p);
	if(qr<=mid)update(lc,ql,qr,v);
	else if(ql>mid)update(rc,ql,qr,v);
	else update(lc,ql,mid,v),update(rc,mid+1,qr,v);
	pushup(p);
}
inline long long query(int p,int ql,int qr){
	if(qr<T[p].l||T[p].r<ql)return 0;
	if(ql<=T[p].l&&T[p].r<=qr)return T[p].sum;
	pushdown(p);
	if(qr<=mid)return query(lc,ql,qr);
	if(ql>mid)return query(rc,ql,qr);
	return query(lc,ql,mid)+query(rc,mid+1,qr);
}
int main(){
	init();
	t=read();
	while(t--){
		memset(T,0,sizeof(T));
		n=read(),m=read();
		for(int i=1;i<=n;++i)a[i]=read();
		build(1,1,n);
		while(m--){
			int op=read(),l=read(),r=read();
			if(op==1)modify(1,l,r);
			if(op==2){
				long long v=read();
				update(1,l,r,v);
			}
			if(op==3)printf("%lld\n",query(1,l,r));
		}
	}
	return 0;
}
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