【系列】 莫比乌斯反演

几个有用的结论:

记 $(f*g)(n)=\sum\limits_{d|n} f(d) * g(\frac{n}{d})$

则有$\mu * 1 = [n=1]$与$\phi *1 = id$

若$F(n)=\sum\limits_{d|n} f(d)$

则$f(n)=\sum\limits_{d|n} \mu(d) * F(\frac{n}{d})$

bzoj 2190 仪仗队

题目大意:

求$n*n$的矩形中能从左下角被直接看到的点的个数

思路:

设左下角$(0,0)$ 则相当于求$\sum\limits_{i=1}^{n-1} \sum\limits_{j=1}^{n-1} [gcd(i,j)==1]+2$($(1,0),(0,1)$

将式子转化为$1+ 2* \sum\limits_{i=1}^{n-1} \sum\limits_{j=1}^{i} [gcd(i,j)==1] $(由于有$(1,0),(0,1),(1,1)$三个特殊点存在

然后发现满足欧拉函数的定义,则所求为$1+2* \sum\limits_{i=1}^{n-1} \phi(i) $ 筛出欧拉函数即可

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #include<cstdlib>
 5 #include<cmath>
 6 #include<algorithm>
 7 #include<queue>
 8 #include<vector>
 9 #include<map>
10 #include<set>
11 #define ll long long
12 #define db double
13 #define inf 2139062143
14 #define MAXN 50010
15 #define rep(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i<=i##__end;++i)
16 #define dwn(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i>=i##__end;--i)
17 #define ren for(register int i=fst[x];i;i=nxt[i])
18 #define pb(i,x) vec[i].push_back(x)
19 #define pls(a,b) (a+b)%MOD
20 #define mns(a,b) (a-b+MOD)%MOD
21 #define mul(a,b) (1LL*(a)*(b))%MOD
22 using namespace std;
23 inline int read()
24 {
25     int x=0,f=1;char ch=getchar();
26     while(!isdigit(ch)) {if(ch==‘-‘) f=-1;ch=getchar();}
27     while(isdigit(ch)) {x=x*10+ch-‘0‘;ch=getchar();}
28     return x*f;
29 }
30 int n,tot,p[MAXN+100],ntp[MAXN+100],phi[MAXN+100];
31 void mem()
32 {
33     phi[1]=1;
34     rep(i,2,MAXN)
35     {
36         if(!ntp[i]) p[++tot]=i,phi[i]=i-1;
37         rep(j,1,tot) if(i*p[j]>MAXN) break;
38             else {ntp[i*p[j]]=1;if(i%p[j]) phi[i*p[j]]=phi[i]*phi[p[j]];else {phi[i*p[j]]=phi[i]*p[j];break;}}
39     }
40     rep(i,2,n-1) phi[i]+=phi[i-1];
41 }
42 int main()
43 {
44     n=read();mem();printf("%d\n",n>1?phi[n-1]<<1|1:0);
45 }

bzoj 2818 Gcd

题目大意:

求有序数对$(i,j),i,j \leq n$满足$gcd(i,j)$为素数的数对个数

思路:

法1:和上一题很相似,设$p$为素数则$\sum\limits_{i=1}^n \sum\limits_{j=1}^n [gcd(i,j)==p] =\sum\limits_{i=1}^{n/p} \sum\limits_{j=1}^{n/p} [gcd(i,j)==1]$

这样我们枚举每一个素数就可以解决了

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #include<cstdlib>
 5 #include<cmath>
 6 #include<algorithm>
 7 #include<queue>
 8 #include<vector>
 9 #include<map>
10 #include<set>
11 #define ll long long
12 #define db double
13 #define inf 2139062143
14 #define MAXN 10001000
15 #define rep(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i<=i##__end;++i)
16 #define dwn(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i>=i##__end;--i)
17 #define ren for(register int i=fst[x];i;i=nxt[i])
18 #define pb(i,x) vec[i].push_back(x)
19 #define pls(a,b) (a+b)%MOD
20 #define mns(a,b) (a-b+MOD)%MOD
21 #define mul(a,b) (1LL*(a)*(b))%MOD
22 using namespace std;
23 inline int read()
24 {
25     int x=0,f=1;char ch=getchar();
26     while(!isdigit(ch)) {if(ch==‘-‘) f=-1;ch=getchar();}
27     while(isdigit(ch)) {x=x*10+ch-‘0‘;ch=getchar();}
28     return x*f;
29 }
30 int n,tot,p[MAXN],ntp[MAXN+5],phi[MAXN];
31 ll ans,sum[MAXN];
32 void mem()
33 {
34     phi[1]=1;
35     rep(i,2,n)
36     {
37         if(!ntp[i]) p[++tot]=i,phi[i]=i-1;
38         rep(j,1,tot) if(i*p[j]>n) break;
39             else {ntp[i*p[j]]=1;if(i%p[j]) phi[i*p[j]]=phi[i]*phi[p[j]];else {phi[i*p[j]]=phi[i]*p[j];break;}}
40     }
41     rep(i,1,n) sum[i]=sum[i-1]+phi[i];
42 }
43 int main()
44 {
45     n=read();mem();
46     rep(i,1,tot) ans+=sum[n/p[i]]*2-1;printf("%lld\n",ans);
47 }

法2:因为$gcd(i,j)==1$的形式可以转化为$\sum\limits_{d|gcd(i,j)} \mu(d)$

由于对于每一个$d$,相对应的$i,j$有$n/i,n/j$个。所以前两个枚举是没有必要的,设$m$为$n/p$,式子为$\sum\limits_{d=1}^m \mu(d)*\frac{m}{d}*\frac{m}{d}$

枚举素数后数论分块

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #include<cstdlib>
 5 #include<cmath>
 6 #include<algorithm>
 7 #include<queue>
 8 #include<vector>
 9 #include<map>
10 #include<set>
11 #define ll long long
12 #define db double
13 #define inf 2139062143
14 #define MAXN 10001000
15 #define rep(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i<=i##__end;++i)
16 #define dwn(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i>=i##__end;--i)
17 #define ren for(register int i=fst[x];i;i=nxt[i])
18 #define pb(i,x) vec[i].push_back(x)
19 #define pls(a,b) (a+b)%MOD
20 #define mns(a,b) (a-b+MOD)%MOD
21 #define mul(a,b) (1LL*(a)*(b))%MOD
22 using namespace std;
23 inline int read()
24 {
25     int x=0,f=1;char ch=getchar();
26     while(!isdigit(ch)) {if(ch==‘-‘) f=-1;ch=getchar();}
27     while(isdigit(ch)) {x=x*10+ch-‘0‘;ch=getchar();}
28     return x*f;
29 }
30 int n,tot,p[MAXN],ntp[MAXN+5],mu[MAXN];
31 ll ans,sum[MAXN];
32 void mem()
33 {
34     mu[1]=1;
35     rep(i,2,n)
36     {
37         if(!ntp[i]) p[++tot]=i,mu[i]=-1;
38         rep(j,1,tot) if(i*p[j]>n) break;
39             else {ntp[i*p[j]]=1;if(i%p[j]) mu[i*p[j]]=-mu[i];else {mu[i*p[j]]=0;break;}}
40     }
41     rep(i,1,n) sum[i]=sum[i-1]+mu[i];
42 }
43 ll solve(int x,ll res=0)
44 {
45     int pos,lmt=n/x;rep(i,1,lmt) {pos=lmt/(lmt/i);res+=1LL*(sum[pos]-sum[i-1])*(lmt/i)*(lmt/i);i=pos;}
46     return res;
47 }
48 int main()
49 {
50     n=read();mem();
51     rep(i,1,tot) ans+=solve(p[i]);printf("%lld\n",ans);
52 }

bzoj 1101 Zap

题目大意:

求有序数对$(i,j),i\leq a,j \leq b$满足$gcd(i,j)==d$的数对个数

思路:

和上一题基本一样

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #include<cstdlib>
 5 #include<cmath>
 6 #include<algorithm>
 7 #include<queue>
 8 #include<vector>
 9 #include<map>
10 #include<set>
11 #define ll long long
12 #define db double
13 #define inf 2139062143
14 #define MAXN 60100
15 #define rep(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i<=i##__end;++i)
16 #define dwn(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i>=i##__end;--i)
17 #define ren for(register int i=fst[x];i;i=nxt[i])
18 #define pb(i,x) vec[i].push_back(x)
19 #define pls(a,b) (a+b)%MOD
20 #define mns(a,b) (a-b+MOD)%MOD
21 #define mul(a,b) (1LL*(a)*(b))%MOD
22 using namespace std;
23 inline int read()
24 {
25     int x=0,f=1;char ch=getchar();
26     while(!isdigit(ch)) {if(ch==‘-‘) f=-1;ch=getchar();}
27     while(isdigit(ch)) {x=x*10+ch-‘0‘;ch=getchar();}
28     return x*f;
29 }
30 int n,tot,p[MAXN],ntp[MAXN+5],mu[MAXN];
31 ll ans,sum[MAXN];
32 void mem(int n)
33 {
34     mu[1]=1;
35     rep(i,2,n)
36     {
37         if(!ntp[i]) p[++tot]=i,mu[i]=-1;
38         rep(j,1,tot) if(i*p[j]>n) break;
39             else {ntp[i*p[j]]=1;if(i%p[j]) mu[i*p[j]]=-mu[i];else {mu[i*p[j]]=0;break;}}
40     }
41     rep(i,1,n) sum[i]=sum[i-1]+mu[i];
42 }
43 ll solve(int x,int y,ll res=0)
44 {
45     int pos,lmt=min(x,y);rep(i,1,lmt)
46         {pos=min(x/(x/i),(y/(y/i)));res+=1LL*(sum[pos]-sum[i-1])*(x/i)*(y/i);i=pos;}
47     return res;
48 }
49 int main()
50 {
51     int T=read(),a,b,d;mem(50010);while(T--)
52         {a=read(),b=read(),d=read();printf("%lld\n",solve(a/d,b/d));}
53 }

bzoj 4804 欧拉心算

题目大意:

求$\sum\limits_i^n \sum\limits_i^n \phi(gcd(i,j))$

思路:

枚举$gcd$ 得到$\sum\limits_{k=1}^n \phi(k) \sum\limits_{i=1}^n \sum\limits_{j=1}^n [gcd(i,j)==1]$

后面的式子转化为第一题的样子即原式为$\sum\limits_{k=1}^n \phi(k) (-1+2*\sum\limits_{i=1}^{n/k}\phi(i))$

设$f(k)=-1+2*\sum\limits_{i=1}^k \phi(i)$ 则原式为$\sum\limits_{k=1}^n \phi(k)*f(\frac{n}{k})$

使用数论分块即可

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #include<cstdlib>
 5 #include<cmath>
 6 #include<algorithm>
 7 #include<queue>
 8 #include<vector>
 9 #include<map>
10 #include<set>
11 #define ll long long
12 #define db double
13 #define inf 2139062143
14 #define MAXN 10000001
15 #define rep(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i<=i##__end;++i)
16 #define dwn(i,s,t) for(register int i=(s),i##__end=(t);i>=i##__end;--i)
17 #define ren for(register int i=fst[x];i;i=nxt[i])
18 #define pb(i,x) vec[i].push_back(x)
19 #define pls(a,b) (a+b)%MOD
20 #define mns(a,b) (a-b+MOD)%MOD
21 #define mul(a,b) (1LL*(a)*(b))%MOD
22 using namespace std;
23 inline int read()
24 {
25     int x=0,f=1;char ch=getchar();
26     while(!isdigit(ch)) {if(ch==‘-‘) f=-1;ch=getchar();}
27     while(isdigit(ch)) {x=x*10+ch-‘0‘;ch=getchar();}
28     return x*f;
29 }
30 int n,tot,p[MAXN],ntp[MAXN];
31 ll ans,phi[MAXN],f[MAXN];
32 void mem(int n)
33 {
34     phi[1]=1;
35     rep(i,2,n)
36     {
37         if(!ntp[i]) p[++tot]=i,phi[i]=i-1;
38         rep(j,1,tot) if(i*p[j]>n) break;
39             else {ntp[i*p[j]]=1;if(i%p[j]) phi[i*p[j]]=phi[i]*phi[p[j]];else {phi[i*p[j]]=phi[i]*p[j];break;}}
40     }
41     rep(i,1,n) phi[i]+=phi[i-1],f[i]=-1+(phi[i]<<1);
42 }
43 ll solve(int n,ll res=0)
44 {
45     int pos;rep(i,1,n) {pos=n/(n/i);res+=1LL*(phi[pos]-phi[i-1])*f[n/i];i=pos;}return res;
46 }
47 int main()
48 {
49     int T=read(),a,b,d;mem(10000000);while(T--)
50         {a=read();printf("%lld\n",solve(a));}
51 }

(卡我一个数组的空间常数怕不是有毒

原文地址:https://www.cnblogs.com/yyc-jack-0920/p/10556351.html

时间: 2024-10-23 23:13:03

【系列】 莫比乌斯反演的相关文章

bzoj 2820 / SPOJ PGCD 莫比乌斯反演

那啥bzoj2818也是一样的,突然想起来好像拿来当周赛的练习题过,用欧拉函数写掉的. 求$(i,j)=prime$对数 \begin{eqnarray*}\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}[(i,j)=p]&=&\sum_{p=2}^{min(n,m)}\sum_{i=1}^{\lfloor\frac{n}{p}\rfloor}\sum_{j=1}^{\lfloor\frac{m}{p}\rfloor}[i⊥j]\newline&=&\sum_{p=

hdu1695(莫比乌斯反演)

题目链接: http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1695 题意: 对于 a, b, c, d, k . 有 x 属于 [a, b],  y 属于 [c, d], 求 gcd(x, y) = k 的 x, y 的对数 . 其中 a = b = 1 . 注意: (x, y), (y, x) 算一种情况 . 思路: 莫比乌斯反演 可以参考一下: http://blog.csdn.net/lixuepeng_001/article/details/5057

算法学习——莫比乌斯反演(1)

.. 省选GG了,我果然还是太菜了.. 突然想讲莫比乌斯反演了 那就讲吧! 首先我们看一个等式-- (d|n表示d是n的约束) 然后呢,转换一下 于是,我们就发现! 没错!F的系数是有规律的! 规律is here! 公式: 这个有什么卵用呢? 假如说有一道题 F(n)可以很simple的求出来而求f(n)就比较difficult了,该怎么办呢? 然后就可以用上面的式子了 是莫比乌斯函数,十分有趣 定义如下: 若d=1,则=1 若d=p1*p2*p3...*pk,且pi为互异素数,则=(-1)^k

bzoj2301 [HAOI2011]Problem b【莫比乌斯反演 分块】

传送门:http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=2301 很好的一道题.首先把每个询问转化为4个子询问,最后的结果就是这四个子询问的记过加加减减,类似二维前缀和.那么问题转化为在1 <= x <= lmtx, 1 <= y <= lmty时gcd(x, y) == k的对数,这个问题在转化一下,转化成1 <= x <= lmtx / k,1 <= y <= lmty / k时x与y互质的对数.莫比乌斯反

BZOJ2301: [HAOI2011]Problem b 莫比乌斯反演

分析:对于给出的n个询问,每次求有多少个数对(x,y),满足a≤x≤b,c≤y≤d,且gcd(x,y) = k,gcd(x,y)函数为x和y的最大公约数. 然后对于求这样单个的gcd(x,y)=k的,我们通常采用莫比乌斯反演 但是,时间复杂度是O(n*(n/k))的,当复杂度很坏的时候,当k=1时,退化到O(n^2),超时 然后进行分块优化,时间复杂度是O(n*sqrt(n)) #include<cstdio> #include<cstring> #include<queue

BZOJ2005: [Noi2010]能量采集 莫比乌斯反演的另一种方法——nlogn筛

分析:http://www.cnblogs.com/huhuuu/archive/2011/11/25/2263803.html 注:从这个题收获了两点 1,第一象限(x,y)到(0,0)的线段上整点的个数是gcd(x,y) 2,新学了一发求gcd(x,y)=k有多少对的姿势,已知0<x<=n,0<y<=m 令x=min(n,m),令f[i]代表gcd(x,y)=i的对数, 那么通过O(xlogx)的复杂度就可以得到f[1]到f[n](反着循环) 普通的容斥(即莫比乌斯反演)其实也

容斥原理与莫比乌斯反演的关系

//容斥原理,c[i]表示i当前要算的次数,复杂度和第二层循环相关 O(nlogn~n^2) LL in_exclusion(int n,int *c) { for(int i=0;i<=n;i++) c[i]=1; //不一定是这样初始化,要算到的才初始化为1 LL ans=0; for(int i=0;i<=n;i++) if(i要算) { ans+=(统计数)*c[i]; for(int j=i+1;j<=n;j++) if(i会算到j) c[j]-=c[i];//j要算的次数减去

BZOJ 1114 Number theory(莫比乌斯反演+预处理)

题目链接:http://acm.hust.edu.cn/vjudge/problem/viewProblem.action?id=71738 题意:给你一个整数序列a1, a2, a3, ... , an.求gcd(ai, aj) = 1 且 i < j的对数. 思路:利用莫比乌斯反演很快就能得到公式,但是求解时我们要知道序列中1, 2, 3, ... , max(a1, a2, ... , an)的倍数各是多少.我们用num[i]=k,来表示序列中有k个数是i的倍数,那么这部分对结果的影响是m

ACdream 1114(莫比乌斯反演)

传送门:Number theory 题意:给n个数,n 和 每个数的范围都是 1---222222,求n个数中互质的对数. 分析:处理出每个数倍数的个数cnt[i],然后进行莫比乌斯反演,只不过这里的F(i)=cnt[i]*(cnt[i]-1)/2. #pragma comment(linker,"/STACK:1024000000,1024000000") #include <cstdio> #include <cstring> #include <st

ACdream 1148(莫比乌斯反演+分块)

传送门:GCD SUM 题意:给出N,M执行如下程序:long long  ans = 0,ansx = 0,ansy = 0;for(int i = 1; i <= N; i ++)   for(int j = 1; j <= M; j ++)       if(gcd(i,j) == 1) ans ++,ansx += i,ansy += j;cout << ans << " " << ansx << " &qu