HDU 5528 Count a × b 纪念长春站的遗憾

18日的长春现场赛已经过去4天。虽然说拿到学校的首届银牌还是很值得高兴的,但B题作为这场比赛唯一的数论题,由于时间不够未能AC我实在是感到遗憾。最后半个小时我只推公式推到了sqrt分解log求约数再处理的复杂度,如果再多一点点时间,如果思维再更快点,也许能推出最简化的公式,也许就能6题,就能绝杀金牌。。。可惜没有如果,感觉自己能力还不够,就这样与金牌失之交臂。下午重整了一下大脑,回想起赛场上推题的过程,又花了半个多小时,终于把它做完——虽然题目还没有挂出来等我提交,不过我相信一定是能AC的!——完全的sqrt分解质因数复杂度,不带任何其它包括求约数的log。这样1s跑2W组数据也是能过的吧!




感慨就说这么多——看看这题怎么做。

当然,这种数论题一般就是公式题没错了。那么重点就是——推公式。

先看看f(x)吧。符号打的麻烦,直接手写上图。

HDU 5528 Count a × b 纪念长春站的遗憾_第1张图片

然而,如果只推到这里,用约数去算的话,还是会超时的——因为1e9范围内的欧拉函数不可能去打表,还得再用分解质因数方法求。这样的话这题1s是过不去的会TLE。于是利用g(x)的特殊性——公式便可以神奇地继续简化,去掉欧拉函数和求约数!

继续手写上图。

HDU 5528 Count a × b 纪念长春站的遗憾_第2张图片

上式中h(n)表示n的约数个数——这显然是分解质因数的过程就可以求出来的。

那么还剩最后一点——n的约数的平方和怎么算。有人肯定会说这个枚举约数就可以了吧!然而我会告诉你这还不够!那么这个还能简化吗?答案当然是肯定的——细细一想,n的约数和我们都知道可以边分解质因数边求,为什么呢?原因很简单,因为约数和是积性函数!!既然这样,为什么平方和就不能是积性函数呢!然后你会发现其实约数的平方和仍然是积性函数。于是这样我们把约数平方和也在分解质因数的过程中求出来了,这样这个题就达到了最简单的复杂度——只有sqrt分解质因数了。约数平方和的公式就不推了,推导过程类似于约数和。在推导过程中你会发现顺便还能推广一下,约数的k次方和也仍然是积性函数!

最后,这道题我就直接给出最后的公式吧!仍然上图。。。

HDU 5528 Count a × b 纪念长春站的遗憾_第3张图片







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#include 
using namespace std;

const int MAX = 1e5 + 5;
bool u[MAX];
int prime[MAX], num;

void initial()
{
    memset(u, true, sizeof(u));
    num = 0;
    for(int i = 2; i < MAX; i++)
    {
        if(u[i])
            prime[num++] = i;
        for(int j = 0; j < num; j++)
        {
            if(i*prime[j] >= MAX)
                break;
            u[i*prime[j]] = false;
            if(i%prime[j] == 0)
                break;
        }
    }
}

int n;

void input()
{
    scanf("%d", &n);
}

void solve()
{
    long long ans = 1, other = n;
    for(int i = 0; prime[i]*prime[i] <= n; i++)
    {
        if(n%prime[i] == 0)
        {
            int cnt = 1;
            long long mul = 1;
            while(n%prime[i] == 0)
            {
                mul *= prime[i];
                cnt++;
                n /= prime[i];
            }
            other *= cnt;
            mul *= prime[i];
            long long a = (mul - 1)/(prime[i] - 1), b = mul + 1, c = prime[i] + 1;
            ans *= ((a/c)*(b/c)*c + a%c*(b/c) + b%c*(a/c)); //防溢出计算(mul^2 - 1)/(prime[i]^2 - 1)
        }
    }
    if(n > 1)
    {
        other *= 2;
        ans *= (1 + (long long)n*n);
    }
    printf("%lld\n", ans - other);
}

int main()
{
    initial();
    int T;
    scanf("%d", &T);
    for(int t = 1; t <= T; t++)
    {
        input();
        solve();
    }
    return 0;
}

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