• Mophues HDU


    题意:

    求当 (1leq aleq n,1leq bleq m),有多少对 ((a,b)) 满足 (gcd(a,b)) 的质因子个数不大于 (p)

    分析:

    根据经验,莫比乌斯反演主要要会构造函数,改变枚举变量,变量代换,经常需要各种预处理来优化时间复杂度。
    (f(x)) 表示 (x) 的质因子个数。
    那么,问题可以转化为求((nleq m)):

    [ans=sum_{g=1}^{n}{[f(g)leq p]sum_{i=1}^{n}{sum_{j=1}^{m}{[gcd(i,j)=g]}}} ]

    下面开始化简:

    [=sum_{g=1}^{n}{[f(g)leq p]sum_{i=1}^{lfloor frac{n}{g} floor}{mu(i)*lfloor frac{n}{i*g} floor*lfloor frac{m}{i*g} floor}} ]

    (T=i*g),则:

    [=sum_{T=1}^{n}{sum_{g|T}^{T}{[f(g)leq p]*mu(lfloor frac{T}{g} floor)*lfloor frac{n}{T} floor*lfloor frac{m}{T} floor}} ]

    [=sum_{T=1}^{n}{lfloor frac{n}{T} floor*lfloor frac{m}{T} floor sum_{g|T}^{T}{[f(g)leq p]*mu(lfloor frac{T}{g} floor)}} ]

    观察上式发现,后面部分可以先预处理出来,前面的可以用数论分块优化。
    考虑到数据范围,素因子的个数不会大于 (20) ,因此当 (pgeq 20),可以直接输出结果为:(n imes m)
    预处理部分,因为 (p) 已经很小,用二维数组 (a[i][k]) 表示当 (T=i,p=k) 时,
    (sum_{g|T}^{T}{[f(g)leq p]*mu(lfloor frac{T}{g} floor)})的结果。然后借助前缀和,在数论分块时优化。

    注意:一开始二维数组的第二维开的是 (30),交了一发后发现 (tle),找了好久才发现第二维开 (20),就不会 (t) 了。为什么数组开大了,还会超时?

    代码:

    #include <bits/stdc++.h>
    #define pb push_back
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int N=5e5+5;
    const int maxn=5e5;
    int mu[N],num[N],prime[N],total;
    bool vis[N];
    ll a[N][20],sum[N][20];//如果第二维开30就会tle
    int divide(int x)
    {
        int cnt=0;
        for(int i=1;i<=total&&1LL*prime[i]*prime[i]<=x;i++)
        {
            while(x%prime[i]==0)
            {
                cnt++;
                x/=prime[i];
            }
        }
        if(x>1)
            cnt++;
        return cnt;
    }
    void init()
    {//预处理莫比乌斯函数:
        mu[1]=1;
        total=0;
        for(int i=2;i<N;i++)
        {
            if(!vis[i])
            {
                prime[++total]=i;
                mu[i]=-1;
            }
            for(int j=1;j<=total&&1LL*i*prime[j]<N;j++)
            {
                vis[i*prime[j]]=1;
                if(i%prime[j]==0)
                {
                    mu[i*prime[j]]=0;
                    break;
                }
                else
                    mu[i*prime[j]]=-mu[i];
            }
        }
        for(int i=1;i<N;i++)
            num[i]=divide(i);
        for(int i=1;i<N;i++)//g
        {
            for(int j=i;j<N;j+=i)
                a[j][num[i]]+=mu[j/i];
        }
        for(int i=1;i<N;i++)
        {
            for(int k=0;k<20;k++)
            {
                if(k>0)
                    a[i][k]+=a[i][k-1];
                sum[i][k]=sum[i-1][k]+a[i][k];
            }
        }
    }
    ll solve(int n,int m,int p)
    {
        if(p>=20)
            return 1LL*n*m;
        ll res=0;
        if(n>m) swap(n,m);
        for(int l=1,r=1;l<=n;l=r+1)
        {
            r=min(n/(n/l),m/(m/l));
            ll t=1LL*(n/l)*(m/l)*(sum[r][p]-sum[l-1][p]);
            res+=t;
        }
        return res;
    }
    int main()
    {
        init();
        int q,n,m,p;
        scanf("%d",&q);
        while(q--)
        {
            scanf("%d%d%d",&n,&m,&p);
            printf("%lld
    ",solve(n,m,p));
        }
        return 0;
    }
    
    
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