#动态规划,欧拉函数,快速幂#JZOJ 1161 机器人M号

本文探讨了如何通过欧拉函数和动态规划方法解决一类特定的数学问题,具体为求解给定数值M的因数的欧拉函数之和,并将其结果归类为政客、军人或学者三类。

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题目

已知M=p1c1p2c2p3c3pncnM=p_1^{c_1}p_2^{c_2}p_3^{c_3}p_n^{c_n}M=p1c1p2c2p3c3pncn,求M的因数的欧拉函数和(欧拉函数φ(M)\varphi(M)φ(M):1至M中与M互质的个数),分成三种情况输出,当M的因数是偶数个不同奇素数的积,那么它是政客,当M的因数是奇数个不同奇素数的积,那么它是军人,当都不成立,就是学者。分三个职业输出。PS:题目不包括欧拉函数、因数不包括1,所以下面减去1


分析

由于∑φ(\sum\varphi(φ(学者)))比较难求,所以可以变成M-1-∑φ(\sum\varphi(φ(政客)))-∑φ(\sum\varphi(φ(军人)))。只要证明∑d∣nφ(d)=n\sum_{d|n}\varphi(d)=ndnφ(d)=n就可以了
证:设f(n)=∑d∣nφ(d)f(n)=\sum_{d|n}\varphi(d)f(n)=dnφ(d),利用乘法分配律,因为φ\varphiφ是积性函数,得到
若n,m互质,则f(nm)=∑d∣nmφ(d)=(∑d∣nφ(d))∗(∑d∣mφ(d))=f(n)∗f(m)f(nm)=\sum_{d|nm}\varphi(d)=(\sum_{d|n}\varphi(d))*(\sum_{d|m}\varphi(d))=f(n)*f(m)f(nm)=dnmφ(d)=(dnφ(d))(dmφ(d))=f(n)f(m)
f(n)f(n)f(n)是积性函数。对于f(pm)f(p^m)f(pm)(p是质数)
f(pm)=∑d∣pmφ(d)=φ(1)+φ(p)+φ(p2)+...+φ(pn)f(p^m)=\sum_{d|p^m}\varphi(d)=\varphi(1)+\varphi(p)+\varphi(p^2)+...+\varphi(p^n)f(pm)=dpmφ(d)=φ(1)+φ(p)+φ(p2)+...+φ(pn)
是一个等比数列求和+1,答案是pmp^mpm,所以f(n)=Πi=1mf(pici)=Πi=1mpici=nf(n)=\Pi _{i=1}^{m}f(p_i^{c_i})=\Pi_{i=1}^mp_i^{c_i}=nf(n)=Πi=1mf(pici)=Πi=1mpici=n
证明了一大堆,那么怎么求政客和军人,用数组f[i][0]表示前i个数挑出政客的答案和,f[i][1]表示前i个数挑出军人的答案和。初值就是f[1][0]=1或f[0][0]=1(质因数含2或不含2)f[1][0]=1或f[0][0]=1(质因数含2或不含2)f[1][0]=1f[0][0]=1(22)
dp,状态转移方程:f[i][0]=f[i−1][0]+f[i−1][1]∗(p−1)f[i][0]=f[i-1][0]+f[i-1][1]*(p-1)f[i][0]=f[i1][0]+f[i1][1](p1)
f[i][1]=f[i−1][1]+f[i−1][0]∗(p−1)f[i][1]=f[i-1][1]+f[i-1][0]*(p-1)f[i][1]=f[i1][1]+f[i1][0](p1)
PS:φ(p)=p−1∣p是质数\varphi(p)=p-1|p是质数φ(p)=p1p在求M的时候要快速幂(程序中数组开了滚动数组)


代码

#include <cstdio>
#include <cctype>
#define mod 10000
using namespace std;
int p,e,f[2][2],m=1,n;
int in(){
	int ans=0; char c=getchar();
	while (!isdigit(c)) c=getchar();
	while (isdigit(c)) ans=ans*10+c-48,c=getchar();
	return ans;
}
int ksm(int x,int y){
	int ans=1;
    while (y){
    	if (y&1) ans=(ans*x)%mod;
    	x=(x*x)%mod; y>>=1;
	}
	return ans;
}
int main(){
	n=in(); p=in(); e=in();
	m=m*ksm(p,e)%mod; 
	if (p==2) f[1][0]=1; 
	else {
	    f[0][0]=1;
	    f[1][0]=(f[0][0]+f[0][1]*(p-1)%mod)%mod;
		f[1][1]=(f[0][1]+f[0][0]*(p-1)%mod)%mod;
	}
	for (int i=2;i<=n;i++){
		p=in();e=in(); m=m*ksm(p,e)%mod;
		f[i&1][0]=(f[~-i&1][0]+f[~-i&1][1]*(p-1)%mod)%mod;
		f[i&1][1]=(f[~-i&1][1]+f[~-i&1][0]*(p-1)%mod)%mod;
	}
	f[n&1][0]--; m-=(1+f[n&1][0]+f[n&1][1]);
	return !printf("%d\n%d\n%d",f[n&1][0],f[n&1][1],(m%mod+mod)%mod);
}
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