2019-ACM-ICPC-南京区网络赛-E. K Sum(莫比乌斯反演 + 杜教筛)
K Sum
推式子
Fn(k)=∑l1=1n∑l2=1n?∑lk=1n(gcd(l1,l2,…,lk))2=∑d=1nd2∑l1=1nd∑l2=1nd?∑lk=1nd(gcd(l1,l2,…,lk)=1)=∑d=1nd2∑l1=1nd∑l2=1nd?∑lk=1nd∑t∣gcd(l1,l2,…,lk)μ(t)=∑d=1nd2∑t=1ndμ(t)(ntd)2另T=td=∑T=1n(nT)k∑d∣Td2μ(Td)∑i=2nFn(i)=∑T=1n∑i=2k(nT)i∑d∣Td2μ(Td)到這一步前面的一部分只要對等比數列求和加上歐拉降冪就行后面是一個積性函數前綴和,我們可以考慮通過杜教篩求解。f(n)=∑d∣nd2μ(nd)f(n)=(μ?id2)(n)(f?I)(n)=(μ?I?id2)(n)=id2(n)∑i=1ni2=∑i=1n∑d∣if(d)=∑i=1n∑d=1nif(d)=∑i=1nS(ni)S(n)=∑i=1ni2?∑i=2nS(ni)還是寫一下等比數列的求和公式吧∑T=1n∑i=2knT((nT)k?1)nT?1?nT然后注意特判一下公比為1的特殊情況,因為這個給wa了一發。F_n(k) = \sum_{l_1 = 1} ^{n} \sum_{l_2 = 1} ^{n} \dots \sum_{l_k = 1} ^{n} (gcd(l_1, l_2,\dots, l_k)) ^ 2\\ = \sum_{d = 1} ^{n} d ^ 2 \sum_{l_1 = 1} ^{\frac{n}ze8trgl8bvbq} \sum_{l_2 = 1} ^{\frac{n}ze8trgl8bvbq} \dots \sum_{l_k = 1} ^{\frac{n}ze8trgl8bvbq} (gcd(l_1, l_2,\dots, l_k) = 1)\\ = \sum_{d = 1} ^{n} d ^ 2 \sum_{l_1 = 1} ^{\frac{n}ze8trgl8bvbq} \sum_{l_2 = 1} ^{\frac{n}ze8trgl8bvbq} \dots \sum_{l_k = 1} ^{\frac{n}ze8trgl8bvbq} \sum_{t \mid gcd(l_1, l_2,\dots, l_k)} \mu(t)\\ = \sum_{d = 1} ^{n}d ^ 2 \sum_{t = 1} ^{\frac{n}ze8trgl8bvbq} \mu(t) (\frac{n}{td}) ^ 2\\ 另T = td\\ = \sum_{T = 1} ^{n} (\frac{n}{T}) ^ k \sum_{d \mid T} d ^ 2 \mu(\frac{T}ze8trgl8bvbq)\\ \sum_{i = 2} ^{n} F_n(i) = \sum_{T = 1} ^{n} \sum_{i = 2} ^{k} (\frac{n}{T}) ^ i \sum_{d \mid T} d ^ 2 \mu(\frac{T}ze8trgl8bvbq)\\ 到這一步前面的一部分只要對等比數列求和加上歐拉降冪就行\\后面是一個積性函數前綴和,我們可以考慮通過杜教篩求解。 \\f(n) = \sum_{d \mid n} d ^ 2 \mu(\frac{n}ze8trgl8bvbq)\\ f(n) = (\mu * id ^ 2)(n)\\ (f * I)(n) = (\mu * I * id ^ 2)(n) = id ^ 2(n)\\ \sum_{i = 1} ^{n} i ^ 2 = \sum_{i = 1} ^{n} \sum_{d \mid i} f(d) = \sum_{ i =1} ^{n} \sum_{d = 1} ^{\frac{n}{i}}f(d) = \sum_{i = 1} ^{n} S(\frac{n}{i})\\ S(n) = \sum_{i = 1} ^{n} i ^ 2 - \sum_{i = 2} ^{n} S(\frac{n}{i})\\ 還是寫一下等比數列的求和公式吧\\ \sum_{T = 1} ^{n} \sum_{i = 2} ^{k} \frac{\frac{n}{T}((\frac{n}{T}) ^ k - 1)}{\frac{n}{T} - 1} - \frac{n}{T}\\ 然后注意特判一下公比為1的特殊情況,因為這個給wa了一發。 Fn?(k)=l1?=1∑n?l2?=1∑n??lk?=1∑n?(gcd(l1?,l2?,…,lk?))2=d=1∑n?d2l1?=1∑dn??l2?=1∑dn???lk?=1∑dn??(gcd(l1?,l2?,…,lk?)=1)=d=1∑n?d2l1?=1∑dn??l2?=1∑dn???lk?=1∑dn??t∣gcd(l1?,l2?,…,lk?)∑?μ(t)=d=1∑n?d2t=1∑dn??μ(t)(tdn?)2另T=td=T=1∑n?(Tn?)kd∣T∑?d2μ(dT?)i=2∑n?Fn?(i)=T=1∑n?i=2∑k?(Tn?)id∣T∑?d2μ(dT?)到這一步前面的一部分只要對等比數列求和加上歐拉降冪就行后面是一個積性函數前綴和,我們可以考慮通過杜教篩求解。f(n)=d∣n∑?d2μ(dn?)f(n)=(μ?id2)(n)(f?I)(n)=(μ?I?id2)(n)=id2(n)i=1∑n?i2=i=1∑n?d∣i∑?f(d)=i=1∑n?d=1∑in??f(d)=i=1∑n?S(in?)S(n)=i=1∑n?i2?i=2∑n?S(in?)還是寫一下等比數列的求和公式吧T=1∑n?i=2∑k?Tn??1Tn?((Tn?)k?1)??Tn?然后注意特判一下公比為1的特殊情況,因為這個給wa了一發。
代碼
/*Author : lifehappy */ #pragma GCC optimize(2) #pragma GCC optimize(3) #include <bits/stdc++.h>#define mp make_pair #define pb push_back #define endl '\n' #define mid (l + r >> 1) #define lson rt << 1, l, mid #define rson rt << 1 | 1, mid + 1, r #define ls rt << 1 #define rs rt << 1 | 1using namespace std;typedef long long ll; typedef unsigned long long ull; typedef pair<int, int> pii;const double pi = acos(-1.0); const double eps = 1e-7; const int inf = 0x3f3f3f3f;inline ll read() {ll f = 1, x = 0;char c = getchar();while(c < '0' || c > '9') {if(c == '-') f = -1;c = getchar();}while(c >= '0' && c <= '9') {x = (x << 1) + (x << 3) + (c ^ 48);c = getchar();}return f * x; }const int N = 1e6 + 10, mod = 1e9 + 7, inv6 = 166666668;ll s[N];int prime[N], mu[N], cnt;bool st[N];ll quick_pow(ll a, ll n) {ll ans = 1;while(n) {if(n & 1) ans = ans * a % mod;a = a * a % mod;n >>= 1;}return ans; }void init() {mu[1] = 1;for(int i = 2; i < N; i++) {if(!st[i]) {mu[i] = -1;prime[cnt++] = i;}for(int j = 0; j < cnt && i * prime[j] < N; j++) {st[i * prime[j]] = 1;if(i % prime[j] == 0) break;mu[i * prime[j]] = -mu[i];}}// for(int i = 1; i <= 10; i++) {// cout << mu[i] << " \n"[i == 10];// }for(int i = 1; i < N; i++) {for(int j = i; j < N; j += i) {s[j] = (s[j] + 1ll * i * i % mod * mu[j / i] % mod + mod) % mod;}}// for(int i = 1; i <= 10; i++) {// cout << s[i] << " \n"[i == 10];// }for(int i = 1; i < N; i++) {s[i] = (s[i] + s[i - 1]) % mod;} }unordered_map<int, int> ans_s;ll S(ll n) {if(n < N) return s[n];if(ans_s.count(n)) return ans_s[n];ll ans = 1ll * n * (n + 1) % mod * (2 * n + 1) % mod * inv6 % mod;for(ll l = 2, r; l <= n; l = r + 1) {r = n / (n / l);ans = (ans - (r - l + 1) * S(n / l) % mod + mod) % mod;}return ans_s[n] = ans; }ll calc(ll q, ll n, ll x) {if(q == 1) return (x - 1 + mod) % mod;ll ans = q * (quick_pow(q, n) - 1) % mod * quick_pow(q - 1, mod - 2) % mod;return (ans - q + mod) % mod; }int main() {// freopen("in.txt", "r", stdin);// freopen("out.txt", "w", stdout);ios::sync_with_stdio(false), cin.tie(0), cout.tie(0);init();int T; cin >> T;while(T--) {int n, k1 = 0, k2 = 0, sz; cin >> n;string str; cin >> str; sz = str.size();for(int i = 0; i < sz; i++) {k1 = (1ll * k1 * 10 + (str[i] - '0')) % (mod - 1);k2 = (1ll * k2 * 10 + (str[i] - '0')) % mod;}//公比為1的時候特判,所以記錄兩個k。// cout << n << " " << str << endl;ll ans = 0;for(ll l = 1, r; l <= n; l = r + 1) {r = n / (n / l);// cout << l << " " << r << endl;// cout << S(r) << " " << S(l - 1) << endl;ans = (ans + calc(n / l, k1, k2) * (S(r) - S(l - 1)) % mod + mod) % mod;// cout << ans << endl;}cout << ans << endl;// cout << endl;}return 0; }總結
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