莫比乌斯反演(一):整除分块

    xiaoxiao2024-11-17  168

    莫比乌斯反演(一)

    前言

        终于要学莫比乌斯反演啦,封存了半年数论,为了一个星期后的南昌,不得不扩充更广的知识面。遗憾的是,打完南昌可能就要退役了。     虽然打完南昌一站可能退役了,但是也不能放弃算法的学习。 (2019-05-26 留)

    整除分块

    在莫比乌斯反演一类问题中,结果经常会出现形如 ∑ i = 1 n ⌊ n i ⌋ \sum_{i = 1}^{n}{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor} ∑i=1n​⌊in​⌋。 如果 n n n 的范围巨大,暴力 O ( n ) O(n) O(n) 的方法可能会超时。而整除分块是 O ( n ) O(\sqrt{n}) O(n ​) 的方法。

    现在我们要解决一个这样的问题: ∑ i = 1 n ⌊ n i ⌋ ( n ≤ 1 0 12 ) \sum_{i = 1}^{n}{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor}\quad(n \le 10^{12}) i=1∑n​⌊in​⌋(n≤1012)

    解释

    参考博客:点击此链接看证明 首先我们可以想到的是 ∑ i = 1 n ⌊ n i ⌋ \sum_{i = 1}^{n}{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor} ∑i=1n​⌊in​⌋ 里面,有很多项是重复的。例如在 n = 10 n = 10 n=10 的情况下, 1 1 1 至 10 10 10 项分别是 10 , 5 , 3 , 2 , 2 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 10,5,3,2,2,1,1,1,1,1 10,5,3,2,2,1,1,1,1,1 。而整除分块的任务就是 ∑ i = 1 10 ⌊ 10 i ⌋ = 10 × 1 + 5 × 1 + 3 × 1 + 2 × 2 + 1 × 5 \sum_{i = 1}^{10}{\lfloor\frac{10}{i}\rfloor} = 10\times1+5\times1+3\times1+2\times2+1\times5 ∑i=110​⌊i10​⌋=10×1+5×1+3×1+2×2+1×5。

    ∑ i = 1 n ⌊ n i ⌋ \sum_{i = 1}^{n}{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor} ∑i=1n​⌊in​⌋ 的性质:

    不同的项最多只有 2 n 2\sqrt{n} 2n ​ 项。与 ⌊ n i ⌋ \lfloor\frac{n}{i}\rfloor ⌊in​⌋ 相等的最大的 i ′ i' i′ 为 ⌊ n ⌊ n i ⌋ ⌋ \lfloor\frac{n}{\lfloor\frac{n}{i}\rfloor}\rfloor ⌊⌊in​⌋n​⌋。

    代码

    for (int l = 1, r; l <= n; l = r + 1) { r = n / (n / l); ans += (r - l + 1) * (n / l); }
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