[题解]P8058 [BalkanOI2003] Farey 序列

不知道为什么都做这么复杂。

思路

考虑二分第 $k$ 小的数 $x$，思考怎么 check。令小于 $x$ 的数量为 $num$，则如果 $num < k$ 则返回 true，否则返回 false。

问题转化为了求 $num$。定义 $dp_i$ 表示分母为 $i$ 的并小于 $x$ 的数的数量。

显然如果不考虑真分数这个限制，则有：

$$dp_i = \lfloor i \times x \rfloor$$

加上真分数的限制就是：

$$dp_i = \lfloor i \times x \rfloor - \sum_{d \mid i \wedge 1 < d < i}dp_d$$

然后显然就有：

$$num = \sum_{i = 1}^{n}{dp_i}$$

小数转分数，你去枚举分母，然后计算出分子，找与 $x$ 误差最小的即可。

Code

#include <bits/stdc++.h>
#define re register
#define fst first
#define snd second
#define double long double

using namespace std;

typedef pair<int,int> pii;
const int N = 4e4 + 10;
double eps = 1e-10;
int n,k;
int f[N];

inline int read(){
    int r = 0,w = 1;
    char c = getchar();
    while (c < '0' || c > '9'){
        if (c == '-') w = -1;
        c = getchar();
    }
    while (c >= '0' && c <= '9'){
        r = (r << 3) + (r << 1) + (c ^ 48);
        c = getchar();
    }
    return r * w;
}

inline pii get(double x){
    int a = 0,b = 1;
    for (re int i = 1;i <= n;i++){
        int t = ceil(x * i);
        if (fabs(1.0 * a / b - x) > fabs(1.0 * t / i - x)) a = t,b = i;
    }
    return {a,b};
}

inline bool check(double x){
    int num = 0;
    for (re int i = 1;i <= n;i++){
        f[i] = i * x;
        for (re int j = 2;j * j <= i;j++){
            if (i % j == 0){
                f[i] -= f[j];
                if (j != i / j) f[i] -= f[i / j];
            }
        }
        num += f[i];
    }
    return (num < k);
}

int main(){
    n = read(),k = read();
    double l = 0.0,r = 1.0;
    while (r - l > eps){
        double mid = (l + r) / 2.0;
        if (check(mid)) l = mid;
        else r = mid;
    }
    pii ans = get(l);
    printf("%d %d",ans.fst,ans.snd);
    return 0;
}