bzoj2440完全平方数题解

本文介绍了一种高效算法来寻找第K个无平方因子数,利用莫比乌斯函数和容斥原理,通过二分查找实现快速求解。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

  • 题目大意:不多于50组数据,求第k(k109)个无平方因子数(Square-Free Number),即分解之后所有质因数的次数都为1的数。

  • 题解
    直接求第k个,第一眼看起来并没有头绪,不过打个表观察一下规律还是可以的。
    这道题要用到莫比乌斯函数μ
    第一步要想到二分答案,把问题转化求[1,k0]之间所有无平方因子数的个数。
    然后就豁然开朗了:
    根据容斥原理,
    x以内的无平方因子数=0个质数乘积的平方的倍数的数的数量(1的倍数)
    -每个质数乘积的平方的倍数的数的数量(9=3*3的倍数,25=5*5的倍数,…)
    +每2个质数乘积的平方的倍数的数的数量(36=2*2*3*3的倍数,100=2*2*5*5的倍数,…)-…
    我们设每个乘积为m,通过打表的表格不难发现m的符号正好是μ(m)
    k0以内所有平方数i2的倍数共有[k0i2]个,所以k0内所有无平方因子数的个数共有f(x)=Σxi=1μ(i)[k0i2]个。然后二分查找就可以了。

  • Code

#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int maxmu = 44730;
int T, mu[maxmu], prime[maxmu], sumprime;
bool primemark[maxmu];
void getMu()
{
    mu[1] = 1;
    for(int i = 2; i < maxmu; ++i)
    {
        if(!primemark[i])
        {
            mu[i] = -1;
            prime[++sumprime] = i;
        }
        for(int j = 1; (i * prime[j] < maxmu) && (j <= sumprime); ++j)
        {
            primemark[i * prime[j]] = true;
            if(i % prime[j] == 0)
            {
                mu[i * prime[j]] = 0;
                break;
            }
            mu[i * prime[j]] = -mu[i];
        }
    }
}
int Q(int x)
{
    int ans = 0;
    for(int i = 1; i * i <= x; ++i) ans += mu[i] * x / (i * i);
    return ans;
}
int main()
{
    int x;
    getMu();
    scanf("%d", &T);
    while(T--)
    {
        scanf("%d", &x);
        int l = 1, r = x << 1, mid;
        while(l + 1 < r)
        {
            mid = (l >> 1) + (r >> 1) + (l & r & 1);
            //这里直接((l + r) >> 1)会超int的范围,导致T掉
            if(Q(mid) >= x) r = mid;
            else l = mid;
        }
        if(Q(l) >= x) printf("%d\n", l);
        else printf("%d\n",r);
    }
    return 0;
}
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