除法分块及其应用
前言
除法分块,是数论题中一个比较常见的优化技巧,可以将某些\(O(n)\)算法优化成\(O(\sqrt n)\)。
主要思想
让我们来看一下这个式子:\(\sum_{i=1}^N\lfloor\frac Ni\rfloor\)
不难发现,在一定范围内\(\lfloor\frac Ni\rfloor\)的值是保持不变的(这个范围是\(i\sim\lfloor\frac N{\lfloor\frac Ni\rfloor}\rfloor\))。
如果用\(l\)表示\(i\),\(r\)表示\(\lfloor\frac N{\lfloor\frac Ni\rfloor}\rfloor\),由于这段的值是一样的(均为\(\lfloor\frac Ni\rfloor\)),而个数又是已知的(即\(r-l+1\)个),所以我们可以快速算出这一段值的和为\((r-l+1)*\lfloor\frac Ni\rfloor\)。
也就是说,在值不变的情况下,我们是可以\(O(1)\)求解答案的。
而\(\lfloor\frac Ni\rfloor\)的值实际上总共只有大约\(\sqrt N\)种。
于是,我们就将\(O(N)\)优化至了\(O(\sqrt N)\)。
推广
但除法分块不只限于这一个方面,实际上,对于带整除的函数它也能搞。
如求\(\sum_{i=1}^N\mu(\lfloor\frac Ni\rfloor)\)。
我们可以像前面一样表示出\(i,l,r\),则每次答案就是\((r-l+1)*\mu(\lfloor\frac Ni\rfloor)\)。
时间复杂度同样得到了极大的优化。
具体应用
有一道比较好的除法分块的例题:【BZOJ1257】[CQOI2007] 余数之和。
当然,除法分块的应用还是十分广泛的,例如莫比乌斯反演的题目中就常常可以见到它的身影:
这些都是比较经典的题目吧。