P2257 YY的GCD

2022-09-16 14:28:17 浏览数 (1)

T 组数据,求:

sumlimits_{i=1}^nsumlimits_{j=1}^m[gcd(i,j)in prime]

Tleq 10^4,n,mleq 10^7

Solution

显然可以枚举质数,所以原式可以化为:

sumlimits_{i=1}^nsumlimits_{j=1}^msumlimits_{k=1}^{min{n,m}}[gcd(i,j)=k](kin prime)

根据基本套路,可以把 [gcd(i,j)=k] 化为 [gcd(i,j)=1]

sumlimits_{k=1}^{min{n,m}}sumlimits_{i=1}^{lfloor frac{n}{k} rfloor}sumlimits_{j=1}^{lfloor frac{m}{k}rfloor}[gcd(i,j)=1](kin prime)

由莫比乌斯函数性质可得:

sumlimits_{k=1}^{min{n,m}}sumlimits_{i=1}^{lfloor frac{n}{k} rfloor}sumlimits_{j=1}^{lfloor frac{m}{k}rfloor}sumlimits_{dgcd(i,j)}mu(d)(kin prime)

再根据基本套路,可以变换枚举顺序,可得:

sumlimits_{k=1}^{n}sumlimits_{d=1}^{lfloorfrac{n}{d} rfloor}mu(d)times lfloor frac{n}{kd} rfloortimes lfloor frac{m}{kd} rfloor(kin prime)

此时时间复杂度为 mathcal{O}(text{质数个数}times sqrt N),显然会 TLE。

此时就有一个常用的技巧可以降低时间复杂度。

T=kd,有

sumlimits_{T=1}^n lfloor frac{n}{T}rfloortimes lfloor frac{m}{T}rfloor sumlimits_{kT,kin prime}mu(frac{T}{k})

显然后面的式子可以直接预处理。

暂且将这种常用的技巧理解为通过变换枚举顺序,使得某一式子可以预处理化吧。

然后时间复杂度就变成了 mathcal{O}(Tsqrt N N)

Code

代码语言:javascript复制
#include<bits/stdc  .h>
#define Tp template<typename Ty>
#define Ts template<typename Ty,typename... Ar>
#define W while
#define I inline
#define RI register int
#define LL long long
#define Cn const
#define CI Cn int&
#define gc getchar
#define D isdigit(c=gc())
#define pc(c) putchar((c))
#define min(x,y) ((x)<(y)?(x):(y))
#define max(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
using namespace std;
namespace Debug{
    Tp I void _debug(Cn char* f,Ty t){cerr<<f<<'='<<t<<endl;}
    Ts I void _debug(Cn char* f,Ty x,Ar... y){W(*f!=',') cerr<<*f  ;cerr<<'='<<x<<",";_debug(f 1,y...);}
    Tp ostream& operator<<(ostream& os,Cn vector<Ty>& V){os<<"[";for(Cn auto& vv:V) os<<vv<<",";os<<"]";return os;}
    #define gdb(...) _debug(#__VA_ARGS__,__VA_ARGS__)
}using namespace Debug;
namespace FastIO{
    Tp I void read(Ty& x){char c;int f=1;x=0;W(!D) f=c^'-'?1:-1;W(x=(x<<3) (x<<1) (c&15),D);x*=f;}
    Ts I void read(Ty& x,Ar&... y){read(x),read(y...);}
    Tp I void write(Ty x){x<0&&(pc('-'),x=-x,0),x<10?(pc(x '0'),0):(write(x/10),pc(x '0'),0);}
    Tp I void writeln(Cn Ty& x){write(x),pc('n');}
}using namespace FastIO;
Cn int N=1e7 10;
int T,n,m,mu[N],p[N],v[N],tot,F[N];
I void GM(){
    RI i,j;for(mu[1]=1,i=2;i<N;i  ) for(!v[i]&&(mu[p[  tot]=i]=-1,0),j=1;j<=tot&&i*p[j]<N;j  )
    if(v[i*p[j]]=1,i%p[j]) mu[i*p[j]]=-mu[i];else break ;
    for(i=1;i<=tot;i  ) for(j=1;j*p[i]<N;j  ) F[j*p[i]] =mu[j];for(i=1;i<N;i  ) F[i] =F[i-1];
}
I LL S(CI n,CI m){
    RI i,j;LL X=0;for(i=1;i<=min(n,m);i=j 1) j=min(n/(n/i),m/(m/i)),X =1LL*(F[j]-F[i-1])*(n/i)*(m/i);return X;
}
int main(){
    GM(),read(T);W(T--) read(n,m),writeln(S(n,m));return 0;
}

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