[模板]Min_25筛

用途

快速($O(\frac{n^{3/4}}{logn})$)地计算一些函数f的前缀和,以及(作为中间结果的)只计算质数的前缀和

一般要求$f(p)$是积性函数,$f(p)$是多项式的形式,且$f(p^k)$可以快速计算

做法

首先考虑求出范围内的质数的取值的和

如果有$f(p)=\sum{a_ip^i}$

那么我们构造$h_i(x)=x^i$,不难发现$h_i$是完全积性的

就是说,把f在质数的时候的式子拆开,然后让它在不是质数的时候也成立

 

考虑求其中的一个h,接下来设$pri_j$是第j个质数

设$g(n,j)=\sum\limits_{i=1}^{n}[i \in Prime OR min\_divisor(i)>pri_j]h(i)$,即n范围内质数或者最小质因数$>pri_j$的h值之和

可以当成是埃氏筛法的过程,已经筛掉了前j个质数

那么$g(n,inf)$就是要求的质数的和,g(n,0)就是所有数(1以外的)的h的和

(关于计算g(n,0),次数要是小的话可以直接代公式,大的话就要斯特林数或者别的什么来求自然数幂和了..不过别忘了减掉1)

考虑转移,有:

$g(n,j)=g(n,j-1) , pri_j*pri_j>n$

$g(n,j)=g(n,j-1)-h(pri_j)(g(\lfloor\frac{n}{pri_j}\rfloor,j-1)-\sum\limits_{i=1}^{j-1}h(pri_i)) , pri_j*pri_j<=n$

考虑$pri_j*pri_j<=n$的情况,它在从$g(n,j-1)$转移过来的时候,需要减掉那些最小质因子是$pri_j$的,而h又是完全积性的,所以可以直接乘。但这样减会多减掉那些比$pri_j$小的质数乘$pri_j$,需要再加回来

于是我们就求出来质数的h的和啦!然而这有什么卵用呢..

 

设$S(n,j)=\sum\limits_{i=1}^{n}[min\_divisor(i)>=pri_j]f(i)$,那么$S(N,1)+f(1)$就是要求的答案

考虑转移,有$S(n,j)=\sum a_ig_i(n,inf) - \sum\limits_{i=1}^{j-1}f(pri_i) + \sum\limits_{k=j}^{pri_k*pri_k<=n}\sum\limits_{e=1}^{pri_k^{e+1}<=n}f(pri_k^e)S(\lfloor \frac{n}{pri_k^e} \rfloor,k+1)+f(pri_k^{e+1})$

就是说,既然我们已经求出了质数的情况,那就先把符合要求的质数加上,然后再加上合数,枚举它的质因子然后都除下去就好了(因为这里已经没有完全积性了,所以一次要把某个质因子都除掉),因为S里是没有1的,所以还要额外加上$p^{e+1}$的情况

 

例题

loj6053 简单的函数

注意到除了f(2)=3以外,f(p)=p-1

于是拆成p和1去做即可。最后算S的时候,如果j<=1,那再加个2

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 #include<tr1/unordered_map>
 3 #define CLR(a,x) memset(a,x,sizeof(a))
 4 #define MP make_pair
 5 using namespace std;
 6 typedef long long ll;
 7 typedef unsigned long long ull;
 8 typedef pair<int,int> pa;
 9 const int maxn=1e6+10,P=1e9+7;
10 
11 inline ll rd(){
12     ll x=0;char c=getchar();int neg=1;
13     while(c<'0'||c>'9'){if(c=='-') neg=-1;c=getchar();}
14     while(c>='0'&&c<='9') x=x*10+c-'0',c=getchar();
15     return x*neg;
16 }
17 
18 int pri[maxn],sump[maxn],cnt,tot,sqrtn;
19 bool np[maxn];
20 ll N,w[maxn];
21 tr1::unordered_map<ll,int> id;
22 int g[maxn],h[maxn];
23 
24 inline int S(ll n,int j){
25     if(n<=1||pri[j]>n) return 0;
26     int re=(0ll+g[id[n]]-h[id[n]]-sump[j-1]+j-1)%P;
27     if(j==1) re=(re+2)%P;
28     for(int i=j;i<=cnt&&1ll*pri[i]*pri[i]<=n;i++){
29         ll tmp=pri[i];
30         for(int k=1;tmp*pri[i]<=n;k++){
31             re=(re+1ll*S(n/tmp,i+1)*(pri[i]^k)+(pri[i]^(k+1)))%P;
32             tmp=tmp*pri[i];
33         }
34     }return re;
35 }
36 
37 int main(){
38     //freopen("","r",stdin);
39     ll i,j;
40     N=rd();sqrtn=sqrt(N);
41     for(i=2;i<=sqrtn;i++){
42         if(!np[i]){
43             pri[++cnt]=i;
44             sump[cnt]=(sump[cnt-1]+i)%P;
45         }
46         for(j=1;j<=cnt&&pri[j]*i<=sqrtn;j++){
47             np[pri[j]*i]=1;
48             if(i%pri[j]==0) break;
49         }
50     }
51     for(i=1;i<=N;i=j+1){
52         j=N/(N/i);
53         w[++tot]=N/i;id[w[tot]]=tot;
54         g[tot]=1ll*(w[tot]+2)%P*((w[tot]-1)%P)%P;
55         if(g[tot]&1) g[tot]+=P;
56         g[tot]=g[tot]/2%P;
57         h[tot]=(w[tot]-1)%P;
58     }
59     for(j=1;j<=cnt;j++){
60         for(i=1;i<=tot&&1ll*pri[j]*pri[j]<=w[i];i++){
61             g[i]=(g[i]-1ll*pri[j]*(g[id[w[i]/pri[j]]]-sump[j-1]))%P;
62             h[i]=(0ll+h[i]-(h[id[w[i]/pri[j]]]-j+1))%P;
63         }
64     }
65     printf("%d\n",((S(N,1)+1)%P+P)%P);
66     
67     return 0;
68 }

 

posted @ 2019-01-11 20:44  Ressed  阅读(532)  评论(0编辑  收藏  举报