題解:SP22382 ETFD - Euler Totient Function Depth

dongzhen發表於2024-08-25

題目連結:

link,點選這裡喵。

前置知識:

【模板】線性篩素數尤拉函式,點選這裡喵。

題意簡述:

給定整數 $l,r,k$,求出 $[l,r]$ 中有多少個整數不斷對自己取尤拉函式剛好 $k$ 次結果為 $1$。

思路:

看眼資料範圍,$10^{10}$ 的量級顯然不容我們每次暴力,故考慮預處理 $\varphi(i),can(i,k),sum(i,k)$。定義如其名。

做法:

1. 預處理 $\varphi(i)$:

這裡採用線性篩,這裡在註釋中簡要說明,證明過程詳見:篩法求尤拉函式

void get_phi(const int n){
	bool isprime[n];
	memset(isprime,1,sizeof(isprime));
	phi[1]=1;isprime[0]=isprime[1]=0;
	vector<int> prime;
	for(int i=2;i<n;++i){
		if(isprime[i]){phi[i]=i-1;prime.push_back(i);}      //當 i 為質數時,小於她且與之互質的顯然有 (i-1) 個
		for(auto e: prime){
			if(e*i>=n){break;}
			isprime[e*i]=0;
			if(i%e==0){phi[i*e]=phi[i]*e;break;}            //當 i 中含有 e 這個質因子時,phi(i * e) = phi(i) * e
			phi[i*e]=phi[i]*phi[e];                         //當 i 中不含有 e 這個質因子時,phi(i * e) = phi(i) * (e-1)
		}
	}
}

2. 預處理 $can(i,k)$ 以及 $sum(i,k)$:

唯一要注意的點是,是恰好 $k$ 次,所以儘管 $\varphi(1)=1$,仍然不能無限套娃,這點在求 $sum(i,k)$ 時一定要注意。

sum[1][0]=can[1][0]=1;
for(int i=2;i<N;++i){
	for(int e=0;e<21;++e){
		can[i][e]=can[phi[i]][e-1];
		sum[i][e]=sum[i-1][e]+can[i][e];
	}
}

小貼士:

請萬分注意 $sum(i,k)$ 的求值過程。

時間複雜度分析:

預處理 $O(kn)$,查詢 $O(T)$,總體之間複雜度 $O(kn)$。

程式碼:

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <algorithm>
#include <string.h>
#include <vector>
#define lnt long long
#define dnt double
#define inf 0x3f3f3f3f
using namespace std;
int xx;char ff,chh;inline int read(){
    xx=ff=0;while(!isdigit(chh)){if(chh=='-'){ff=1;}chh=getchar();}
    while(isdigit(chh)){xx=(xx<<1)+(xx<<3)+chh-'0';chh=getchar();}return ff? -xx: xx;
}
const int N=1e6+2e4;
int phi[N];
int can[N][22],sum[N][22];
void get_phi(const int);
int main(){
	get_phi(N);
	sum[1][0]=can[1][0]=1;
	for(int i=2;i<N;++i){                        //從 2 開始避免無線套娃
		for(int e=0;e<21;++e){
			can[i][e]=can[phi[i]][e-1];
			sum[i][e]=sum[i-1][e]+can[i][e];
		}
	}
	int G=read();
	while(G--){
		int l=read(),r=read(),k=read();
		printf("%d\n",sum[r][k]-sum[l-1][k]);
	}
	
    return 0;
}
void get_phi(const int n){
	bool isprime[N];
	memset(isprime,1,sizeof(isprime));
	phi[1]=1;isprime[0]=isprime[1]=0;
	vector<int> prime;
	for(int i=2;i<n;++i){
		if(isprime[i]){phi[i]=i-1;prime.push_back(i);}
		for(auto e: prime){
			if(e*i>=n){break;}
			isprime[e*i]=0;
			if(i%e==0){phi[i*e]=phi[i]*e;break;}  //線性篩減免時間複雜度的核心操作
			phi[i*e]=phi[i]*phi[e];
		}
	}
}

公式真的沒有中文標點了

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