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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。

\(\lfloor\frac Ni\rfloor\)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:

【洛谷2257】YY的GCD

【BZOJ1101】[POI2007] Zap

【BZOJ3994】[SDOI2015] 约数个数和

这些都是比较经典的题目吧。

posted @ 2018-10-29 20:31  TheLostWeak  阅读(1055)  评论(0编辑  收藏  举报