在讲欧拉函数之前先给出剩余类、完全剩余系、简化剩余系的概念。
按照某一模m的余数将全体整数进行分类,就可以引入下面的概念。
1. 剩余类:把全体整数按其对模m同余的数归为一类,称为剩余类。
2. 完全剩余系:在每一个对模m同余的剩余类中选出一个数构成的拥有m个元素的集合,称为完全剩余系,简称完系。
容易有如下结论:
(1)任何m个连续整数构成对模m的完系。
(2)0,1,..,m-1构成对模m的最小非负剩余系。
(3)m=2k+1时:-k,-k+1,...,0,1,...,k构成对模m的最小绝对值完系; m=2k时:-k,-k+1,...,0,1,...,k-1构成对模m的最小绝对值完系。
(4)设gcd(b,m)=1,c为任意整数,a1,a2...am是对模m的一个完系,那么b*a1+c,b*a2+c,...,b*am+c也是对模m的一个完系。
3. 简化剩余系:在模m的每个剩余类中取一个和m互质的数构成的集合,称为简化剩余系。容易得出一个剩余类中的所有元素要么都和m互质,要么都和m不互质。
然后给出欧拉函数的概念:
4. 欧拉函数:把对模m的简化剩余系的元素个数称为m的欧拉函数,记为Φ(m).
显然欧拉函数表示0,1,...m-1中与m互质的数的个数。有争议的一点是Φ(1)的值是0还是1,关于这一点取决于具体题目中的具体描述而定。
求欧拉函数的方法是先将m分解质因数p1,p2...pn,这些质因数两两互不相等,则Φ(m)=m*∏(1-1/pi)。
求一个连续区间的欧拉函数的方法如下:
可以用上述方法对每一个求一次,但这样比较慢,一个好的方法是筛法,如下面演示如何用筛法求1~10的欧拉函数:
设一个数组eu[11],eu[1]=1,eu[2]=2,...,eu[10]=10。然后对每一个下标是2的倍数的元素乘以(1-1/2),则eu[2]=1,eu[4]=2,...,eu[10]=5,然后对每个下标是3的倍数的元素乘以(1-1/3),则eu[3]=2,eu[6]=2,eu[9]=6。然后对5,7是同样的操作。这样对数组的每个元素,都得到了Φ(m)=m*∏(1-1/pi)。
以下是用筛法求欧拉函数的模板:
const int maxn=1005; int eu[maxn]; //初始化eu[1]=1或0,根据实际情况而定 void eular(){ for(int i=2;i<=1000;++i) if(!eu[i]) for(int j=i;j<=1000;j+=i){ if(!eu[j]) eu[j]=j; eu[j]=eu[j]/i*(i-1); } }