SPOJ VLATTICE 莫比乌斯反演
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了SPOJ VLATTICE 莫比乌斯反演相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
题目链接:https://www.spoj.com/problems/VLATTICE/en/
VLATTICE - Visible Lattice Points
Description
Consider a NNN lattice. One corner is at (0,0,0) and the opposite one is at (N,N,N). How many lattice points are visible from corner at (0,0,0) ? A point X is visible from point Y iff no other lattice point lies on the segment joining X and Y.
Input
The first line contains the number of test cases T. The next T lines contain an interger N
Output
Output T lines, one corresponding to each test case.
Sample Input
3
1
2
5
Sample Output
7
19
175
Constraints
T <= 50
1 <= N <= 1000000
Solution
一直想着学一学莫比乌斯反演,一直都没看明白,今天终于学会(套公式)了
之前在洛谷做过一道类似的题(不过那个题是在一个二维平面里),看到这个题就想到了求\(gcd(i,j,k)=1\)的个数,即\[\sum_i=0^n\sum_j=0^n\sum_k=0^n(i,j,k)=1\]
看到gcd(i,j,k)=1,想到迪利克雷卷积的单位元函数好像可以解决,\(\epsilon\big(gcd(i,j,k)\big)\),(\(\epsilon(n)\)为迪利克雷卷积单位元,\(\epsilon(n)=[n=1]\)),接下来我们再用单位元函数和莫比乌斯函数的关系\(\epsilon(n)=\sum_d|n\mu(d)\),就可以推出如下计算公式
\[\sum_i=0^n\sum_j=0^n\sum_k=0^n\sum_d|(i,j,k)\mu(d)\],
然后我们调整求和顺序,将莫比乌斯函数放到前面,那么可以得到
\[\sum_d=1^n\mu(d)\sum_i=0^n d\mid i \sum_j=0^n d\mid j \sum_k=0^n d\mid k,(\mbox注意d是从1开始的,因为除数不能为0)\]
接着看后面三个和式,都是要求n里有多少个数是d的倍数,那么由整数分块儿可知n里是d的倍数的数由n/d个,那么我们可以得到如下式子
\[ans=\sum_d=1^n\mu(d)(n/d)(n/d)(n/d)\]
不过显然是没有包含i,j,k=0的情况,那么这个0应该怎么处理呢,
我们先考虑ijk只有一个为0,i=0时是指在\(yoz\)平面,也就是说i=0时对应着\(yoz\)平面中的点,而上式中的倍数关系只考虑\(y\gt 0\),\(z\gt 0\)的点,那么我们在上式添上一个\((n/d)*(n/d)\),就得到了yoz平面上不在坐标轴上的答案
同理可以得知j=0,k=0的情况一样,加上\((n/d)*(n/d)\)即可
剩下i,j,k两个为0的情况就是坐标轴上,坐标轴显然只有(0,0,1),(0,1,0),(1,0,0)三个点贡献答案,最后加上即可
那么我们就得到了最后的式子
\[ans=3+\sum_d=1^n\mu(d)(n/d)^3+3(n/d)^2\]
O(n)扫一遍即可
#include <algorithm>
#include <cctype>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <map>
#include <queue>
#include <set>
#include <stack>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
#include <vector>
#define lson rt << 1, l, mid
#define rson rt << 1 | 1, mid + 1, r
#define LONG_LONG_MAX 9223372036854775807LL
#define ll LL
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef long double ld;
typedef unsigned long long ull;
typedef pair<int, int> P;
int n, m, k;
const int maxn = 1e6 + 10;
template <class T>
inline T read()
int f = 1;
T ret = 0;
char ch = getchar();
while (!isdigit(ch))
if (ch == '-')
f = -1;
ch = getchar();
while (isdigit(ch))
ret = (ret << 1) + (ret << 3) + ch - '0';
ch = getchar();
ret *= f;
return ret;
template <class T>
inline void write(T n)
if (n < 0)
putchar('-');
n = -n;
if (n >= 10)
write(n / 10);
putchar(n % 10 + '0');
int mu[maxn], prime[maxn], tot, vis[maxn];
void init()
mu[1] = 1;
for (int i = 2; i < maxn; ++i)
if (!vis[i])
prime[++tot] = i, mu[i] = -1;
for (int j = 1; j <= tot && i * prime[j] < maxn; ++j)
vis[i * prime[j]] = 1;
if (i % prime[j] == 0)
mu[i * prime[j]] = 0;
break;
mu[i * prime[j]] = -mu[i];
ll solve()
ll res = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++)
res += (ll)mu[i] * (n / i) * (n / i) * (n / i + 3);
return res + 3;
int main(int argc, char const *argv[])
#ifndef ONLINE_JUDGE
freopen("in.txt", "r", stdin);
freopen("out.txt", "w", stdout);
#endif
init();
int t = read<int>();
while (t--)
n = read<int>();
write(solve());
puts("");
return 0;
以上是关于SPOJ VLATTICE 莫比乌斯反演的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
Visible Lattice Points SPOJ - VLATTICE 三维+莫比乌斯反演
A - Visible Lattice Points SPOJ - VLATTICE 容斥原理/莫比乌斯反演
SPOJ—VLATTICE Visible Lattice Points(莫比乌斯反演)