[HAOI2011] 问题B
莫比乌斯反演+容斥原理。
首先对于m,n,设 f( k,m,n ) 为满足 1<=x<=m,1<=y<=n 且 gcd( x,y ) == k 的数对个数。
那么对因每一个询问 ans = f( k,b,d ) - f( k,a-1,d ) - f( k,b,c-1 ) + f( k,a-1,c-1 ) 。
现在考虑如何求 f( k,m,n )。
在我们的每一次计算中m,n是确定的,因此我们直接设 f[k] 表示在给定范围中满足条件的数对个数。
往莫反的形式上靠。
设 F(k) 表示满足 gcd( x,y ) 为 k 的倍数的数对 ( x,y ) 的个数,而 F(k) = ( m/k ) * ( n/k )。
则 F(k) = Σ f(d) { d|k }
反演得到 f(k) = Σ u( d/k ) * F( k ) { k|d } (下同)
f(k) = Σ u( d/k ) * ( m/k ) * ( n/k )
设 T = d/k
则 f(k) = Σ u( T ) * ( m/( d/T ) ) * ( n/( d/T ) )
这样我们就可以考虑枚举 T 了。
但是在特殊情况下依然效率依然不高。
而注意到,m/x 只有根号级的取值,n/x 同样,所以 m/x * n/x 的取值是根号级别的。
也就是说对于一段连续的 T ,上式后半部分的取值是相同的,所以我们可以预处理出莫反函数的前缀和,提公因式直接求出这一段的值,单次计算的时间复杂度优化到根号级,足以应对数据规模。
现在剩下的一个小问题就是如何求出那一段相同的 m/x * n/x 的起终位置。
方便起见只举例 m/x。
设 k = m/x ,且 x 是最小的使得除 m 的值为 k 的整数,那么最大的使除 m 为 k 的整数就是 m/k 。
可以自己举几个例子看看。
// q.c // 我就知道一定会写挂筛~~~ #include<iostream> #include<cstdio> #include<algorithm> #include<cstring> #include<cmath> using namespace std; typedef long long LL; const int M=50000; int cnt,prime[M+10],mu[M+10],s[M+10]; bool vis[M+10]; void prepare() { mu[1]=1; for(int i=2;i<=M;i++) { if(!vis[i]) { prime[++cnt]=i; mu[i]=-1; } for(int j=1;j<=cnt&&i*prime[j]<=M;j++) { vis[i*prime[j]]=true; if(i%prime[j]) mu[i*prime[j]]=-mu[i]; // 又是这里挂了... else { mu[i*prime[j]]=0; break; } } } for(int i=1;i<=M;i++) s[i]=s[i-1]+mu[i]; } LL cal(int n,int m,int k) { LL ans=0; int last=1,x=0,y=0; n/=k,m/=k; for(int i=1;;i=last+1) { x=n/i,y=m/i; if(!x||!y) break; last=min(n/x,m/y); ans+=(LL)(s[last]-s[i-1])*x*y; } return ans; } LL solve(int a,int b,int c,int d,int k) { LL A=cal(b,d,k); LL B=cal(a-1,d,k); LL C=cal(b,c-1,k); LL D=cal(a-1,c-1,k); return A-B-C+D; } int main() { freopen("b.in","r",stdin); freopen("b.out","w",stdout); prepare(); int n,a,b,c,d,k; scanf("%d",&n); for(int i=1;i<=n;i++) { scanf("%d%d%d%d%d",&a,&b,&c,&d,&k); printf("%lld\n",solve(a,b,c,d,k)); } return 0; }