hdu 1695 GCD 欧拉函数+容斥原理

题目大意:

       给定区间[a,b],[c,d],求有多少对gcd(x,y) = k ,其中x属于[a,b],y属于[c,d]。

首先看数据量直接枚举是不行的。

然后分析gcd(x,y) = k 一般转换为gcd(x/k,y/k) = 1来计算,所以将区间[a,b]转换为[1,b/k],将区间[c,d]转换为[1,d/k]。这里注意特判k = 0 的时候。

令 bb = b/k,dd = d/k ,假设bb<= dd(如果 bb > dd 则交换)。

注意gcd(x,y)和gcd(y,x)是看做相同的,我们令 x <= y,所以结果就包含两部分:

    1.对于x属于[1,bb] ,y属于[1,bb]的区间是很好求的,也就是每个y对应的欧拉函数

    2.对于x属于[1,bb] ,y属于[bb+1,dd]的区间。对每一个y因式分解,对因子的集合用容斥原理计算[1,bb]中与y互素的数的个数。

#include <iostream>
#include<stdio.h>
#define N 100010
using namespace std;
int phi[N];
int fac[N]; //因子
void euler_phi(int n)
{
    for(int i = 2;i <= n;i++) phi[i] = 0;
    phi[1] = 1;
    for(int i = 2;i <= n;i++) if(!phi[i])
        for(int j = i;j <= n;j+=i)
        {
            if(!phi[j]) phi[j] = j;
            phi[j] = phi[j]/i*(i-1);
        }
}

int Inclusion(int bb,int n) //容斥原理
{
    int ret = 0;
    int cnt = 0;//因子个数
    if(n==1) return 0;
    for(int i = 2;i*i <= n;i++) if(n%i==0)
    {
        fac[cnt++] = i;
        while(n%i == 0) n/=i;
    }
    if(n > 1) fac[cnt++] = n;
    for(int i = 1;i < (1<<cnt);i++)
    {
        int tmp = 0; //记录有几位为1
        int cur = i;
        int mul = 1; //乘积
        int j = 0; //当前是第几位
        while(cur)
        {
            if(cur&1) {tmp++;mul*=fac[j];}
            j++;
            cur>>=1;
        }
        int flag = 1; //符号位
        if((tmp-1)%2) flag = -1;
        ret+=flag*(bb/mul);
    }
    return bb-ret;
}

int main()
{
    int t,a,b,c,d,k;
    scanf("%d",&t);
    euler_phi(100005);
    int cas =1;
    while(t--)
    {
        scanf("%d %d %d %d %d",&a,&b,&c,&d,&k);
         __int64 ans = 0;
        if(k==0 || k > b || k > d) {printf("Case %d: %I64d\n",cas++,ans);continue;}
        int bb = b/k;//重新划分gcd区间
        int dd = d/k;
        if(bb > dd) swap(bb,dd); //保证bb < dd

        for(int i = 1;i <= bb;i++) ans+=phi[i];
        for(int i = bb+1;i <= dd;i++) ans+=Inclusion(bb,i);
        
        printf("Case %d: %I64d\n",cas++,ans);
    }
    return 0;
}





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