hdu 6053: TrickGCD (2017 多校第二场 1009) 【莫比乌斯 容斥原理】
定义f[n]表示n是最大公约数情况下的计数,F[n]为n是公约数情况下的计数
(可以和 http://www.cnblogs.com/Just--Do--It/p/7197788.html hdu1695 进行类比)
显然F[n]和f[n]是满足下面这个关系的

所以,可以用下面这个公式求解f[n]

得到下面的AC代码
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long LL; #define max(a,b) ((a)>(b)? (a):(b))
#define min(a,b) ((a)<(b)? (a):(b)) const int maxn=1e5+;
int prime[maxn+];
bool check[maxn+];
int mu[maxn+]; void init()
{
mu[]=;
int tot=;
for(int i=;i<=maxn;i++)
{
if(!check[i])
{
prime[tot++]=i;
mu[i]=-;
}
for(int j=;j<tot;j++)
{
if(i*prime[j]>maxn) break;
check[i*prime[j]]=true;
if(i%prime[j]==)
{
mu[i*prime[j]]=;
break;
}
else
{
mu[i*prime[j]]=-mu[i];
}
}
}
} const int N=1e5+;
const int mod=1e9+; int n;
int num[*N];
LL F[N];
LL f[N]; LL qpow(LL x,LL n)
{
LL ret=;
for(;n;n>>=)
{
if(n&) ret=ret*x%mod;
x=x*x%mod;
}
return ret;
} int main()
{
init();
int T;
scanf("%d",&T);
for(int kase=;kase<=T;kase++)
{
memset(num,,sizeof(num));
memset(f,,sizeof(f));
int max_gcd=1e9,max_a=;
LL ans=;
scanf("%d",&n);
for(int i=;i<n;i++)
{
int t;
scanf("%d",&t);
num[t]++;
max_gcd=min(t,max_gcd);
max_a =max(t,max_a );
}
for(int i=;i<*N;i++)
num[i]+=num[i-];
for(int i=;i<=max_gcd;i++)
{
F[i]=;
for(int j=i;j<=max_a;j+=i)
F[i]=F[i]*qpow(j/i,num[j+i-]-num[j-])%mod;
}
// =================================
for(int i=;i<=max_gcd;i++)
for(int j=;i*j<=max_gcd;j++)
f[i]=(f[i]+mu[j]*F[i*j])%mod;
for(int i=;i<=max_gcd;i++)
ans=(ans+f[i])%mod;
// =================================
printf("Case #%d: %lld\n",kase,ans);
}
}
然而!=====所夹的部分可以用一行代码代替!!!!虽然运行时间不会减少多少,不过代码量上优化了很多!
不过这种写法的实质其实可以从容斥原理的角度来考虑,再借用了莫比乌斯函数的性质。
定义: 性质Pi表示i是对象x的一个质因数, 集合Ai表示具有性质Pi的对象的集合
比较容易想到,所有可能的公因数对应的对象计数之和,恰为所有集合的并 中的对象的总个数
那么用容斥原理求 所有集合的并 中的对象的总个数时,奇数个基本集合的交前面的系数是正一,偶数个的是负一。并且,n的因数中包含质因数平方的F[n]在这里面是不需要被计数的。
这样恰好就与莫比乌斯函数的性质产生了联系。
参考博客: http://blog.csdn.net/acterminate/article/details/76216345
也就变成了
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long LL; #define max(a,b) ((a)>(b)? (a):(b))
#define min(a,b) ((a)<(b)? (a):(b)) const int maxn=1e5+;
int prime[maxn+];
bool check[maxn+];
int mu[maxn+]; void init()
{
mu[]=;
int tot=;
for(int i=;i<=maxn;i++)
{
if(!check[i])
{
prime[tot++]=i;
mu[i]=-;
}
for(int j=;j<tot;j++)
{
if(i*prime[j]>maxn) break;
check[i*prime[j]]=true;
if(i%prime[j]==)
{
mu[i*prime[j]]=;
break;
}
else
{
mu[i*prime[j]]=-mu[i];
}
}
}
} const int N=1e5+;
const int mod=1e9+; int n;
int num[*N];
LL F[N];
LL f[N]; LL qpow(LL x,LL n)
{
LL ret=;
for(;n;n>>=)
{
if(n&) ret=ret*x%mod;
x=x*x%mod;
}
return ret;
} int main()
{
init();
int T;
scanf("%d",&T);
for(int kase=;kase<=T;kase++)
{
memset(num,,sizeof(num));
memset(f,,sizeof(f));
int max_gcd=1e9,max_a=;
LL ans=;
scanf("%d",&n);
for(int i=;i<n;i++)
{
int t;
scanf("%d",&t);
num[t]++;
max_gcd=min(t,max_gcd);
max_a =max(t,max_a );
}
for(int i=;i<*N;i++)
num[i]+=num[i-];
for(int i=;i<=max_gcd;i++)
{
F[i]=;
for(int j=i;j<=max_a;j+=i)
F[i]=F[i]*qpow(j/i,num[j+i-]-num[j-])%mod;
// printf("F[%d]=%4lld\n",i,F[i]);
ans=(ans-mu[i]*F[i]+mod)%mod;
}
printf("Case #%d: %lld\n",kase,ans);
}
}
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