欧拉函数（转）

Posted 2020-10-19 mhp的博客

原文：http://subscribe.mail.10086.cn/subscribe/readAll.do?columnId=563&itemId=3419270

欧拉函数

欢迎各位读者指出不足,谢谢~

首先我们要知道欧拉函数是个什么东东？

废话不多说~欧拉函数就是指：对于一个正整数n，小于n且和n互质的正整数（包括1）的个数，记作φ(n) 。

欧拉函数的通式：φ(n)=n*(1-1/p1)*(1-1/p2)*(1-1/p3)*(1-1/p4)…..(1-1/pn),其中p1, p2……pn为n的所有质因数，n是不为0的整数。φ(1)=1（唯一和1互质的数就是1本身）。

对于上述的通式一定要牢记在心，因为这是计算欧拉函数最重要的一步。  切记切记~~~~

 

好，最简单的，我们根据通式即可得 最简单的代码：

 1 int euler(int n)  {   
 2    int ans=n;     
 3    for(int i=2;i*i<=n;i++){ 
 4       if(n%i==0){      
 5           ans-=ans/i;    
 6           while(n%i==0){  
 7                 n/=i;     
 8          }    
 9       }    
10   }      
11 if(n>1)ans-=ans/n;  
12     return ans; 
13  }

 

晦涩难懂一：代码中的 ans-=ans/i;  这一步就是对应欧拉函数的通式~还是应该比较容易看懂的吧？

晦涩难懂二：while(n%i==0)   n/=i;    这一个语句是为了保证完全消除我们刚才得到的那个i因子。确保我们下一个得到的i是n的素因子。

晦涩难懂三：if(n>1)ans-=ans/n;  这个语句是为了保证我们已经除完了n的所有的素因子，有可能还会出现一个我们未除的因子，如果结尾出现n>1 ,说明我们还剩一个素因子木有除。

 看懂上述代码的就可以去练练手了~ 推荐题目：HDOJ  1787   题解：点击打开链接

 

但是我们一般做的题当然不会这么简单啊~~来点稍微难一点点的。。。

 

如果我们要求的数比较多，如果一个一个求那么很容易就超时，所以我们自然而然就想到——打表。

如果我们依照上述思想，来个最朴素的打表。

 1 void euler(){  
 2   p[1]=1;  
 3   for(int i=2;i<=MAXN;i++){  
 4       int n=i;     
 5       p[i]=i;      
 6      for(int j=2;j*j<=n;j++){  
 7           if(n%j==0){          
 8              p[i]=p[i]/j*(j-1);   
 9              while(n%j==0) n=n/j; 
10            }   
11      }     
12     if(n>1) p[i]=p[i]/n*(n-1); 
13    }  
14   for(int i=2;i<MAXN;i++)  
15       p[i]+=p[i-1];
16 }

 

这种打表方法并不是很理想。。。。

下面推荐 两种较快的打表方法：

ps：这种好像稍微快那么一点点~

 

 1 void euler()  {     
 2     E[1]=1;     
 3     for(int i=2;i<maxn;i++)    E[i]=i; 
 4     for(int i=2;i<maxn;i++){   
 5        if(E[i]==i)   
 6        for(int j=i;j<maxn;j+=i){     
 7          E[j]=E[j]/i*(i-1);  
 8         }   
 9    }
10  }

 

第二种：

 

1 void euler()  {   
2      for(int i=2;i<maxn;i++){   
3        if(!E[i])   for(int j=i;j<maxn;j+=i){       
4                           if(!E[j])E[j]=j;      
5                          E[j]=E[j]/i*(i-1);    
6                     }  
7     } 
8  }

 

上述打表方法的思想和最初的是差不多的。但是它进行了优化，所以比较快。

 

我们逐步分析一下：

首先，在这里我们枚举的是素因子。因为素因子比较少，如果枚举素因子的话肯定会大大优化复杂度？

那么，我们如何保证我们得到的就一定是个素因子呢？这就是我们if语句的作用，例如在第一种方法中，我们在第二个for 循环中就是把所有数，除以素因子。这样得到的复杂度一定比枚举每个数，然后找素因子（最开始那个打表法）这种打表要优化的多。

推荐题目：HDOJ  2824   题解：点击打开链接

在平时，我们做题，一般不会直接或者只是考察一个数的欧拉函数值。而是一些变形，或者是欧拉函数的一些性质。

在这我总结了几个欧拉函数常用的性质，希望读者多多补充。

欧拉函数性质（持续更新）：

 ①N>1，不大于N且和N互素的所有正整数的和是 1/2*M*eular(N)。 推荐题目：HDOJ  3501   题解：点击打开链接

②若(N%a==0 && (N/a)%a==0) 则有:E(N)=E(N/a)*a;

③若(N%a==0 && (N/a)%a!=0) 则有:E(N)=E(N/a)*(a-1);