原题:
http://172.16.0.132/senior/#contest/show/2058/0
题目描述:
小菜的妹妹小诗就要读小学了!正所谓计算机要从娃娃抓起,小菜决定在幼儿园最后一段轻松的时间里教妹妹编程。
小菜刚教完gcd即最大公约数以后,一知半解的妹妹写了如下一段代码:
sum:=0;
for i:=1 to n-1 do
for j:=i+1 to n do sum:=sum+gcd(i,j)
显然这个程序的效率是很低的,小明打算写一个更强的程序,在求出sum的同时比妹妹跑的更快。
输入:
第一行一个整数t,即表示有t组数据
接下来t行,每行一个整数n
输出:
t行,每行一个整数,表示n所对应的sum值
样例输入:
2
10
100
样例输出:
67
13015
分析:
以下分析借鉴于HownoneHe博客
首先假设我们要求i=1~n的gcd(n,i)的和
我们可以先假设gcd(n,i)=k,则gcd(n/k,i/k)=1
即假设gcd(n/k,x)=1 则gcd(n,x∗k)=k
gcd(n,x∗k)=k k的取值是确定的,即n的所有因子,
所以满足gcd(n/k,x)=1中x的个数乘以k即为所有满足gcd(n,i)=k的和。
因此就转化为∑φ(n/k)∗k
题目与这一假设很接近,只是将求i=1n的gcd(n,i)变成求i=1(j=1~n)的gcd(i,j)
首先 我们可以设一个求和数组sum,他满足
sum(n)=sum(n−1)+gcd(1,n)+gcd(2,n)+...+gcd(n−1,n)
设 数组f[i]表示j=1~i的gcd(j,i)值,则
f(n)=gcd(1,n)+gcd(2,n)+...+gcd(n−1,n)=∑i∗φ(n/i)I是n的因子
我们可以先线性求phi,并保存
在预处理出sum和f数组,那么对于每个n,ans=sum[n]
实现:
var
t,i,j,n,tot:longint;
pri,p:array[0..1000001]of longint;
f,sum:array[0..1000001]of int64;
bz:array[0..1000001]of boolean;
procedure phi(m:longint);
var
x:longint;
begin
p[1]:=1;
for i:=2 to m do
begin
if not bz[i] then
begin
p[i]:=i-1;
inc(pri[0]);
pri[pri[0]]:=i;
end;
for j:=1 to pri[0] do
begin
x:=pri[j];
if x*i>m then break;
bz[i*x]:=true;
if i mod x=0 then
begin
p[i*x]:=p[i]*x;
break;
end
else p[i*x]:=p[i]*p[x];
end;
end;
end;
begin
readln(t);
phi(1000000);
for i:=1 to 1000000 do
begin
j:=2*i;
while j<=1000000 do
begin
f[j]:=f[j]+i*p[j div i];
j:=j+i;
end;
end;
sum[1]:=0;
for i:=2 to 1000000 do sum[i]:=sum[i-1]+f[i];
while t>0 do
begin
readln(n);
writeln(sum[n]);
dec(t);
end;
end.