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2020-2021:teams:legal_string:jxm2001:数论_1 [CVBB ACM Team]

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2020-2021:teams:legal_string:jxm2001:数论_1

数论 1

逆元递推

算法简介

线性时间递推 $0\sim p-1$ 在模 $p$ 意义下的乘法逆元。

算法思想

首先 $1^{-1}\equiv 1\pmod p$。

设 $p=k\ast i+r\left(1\le r \lt i\lt p\right)$。

所以有 $k\ast i+r\equiv 0\pmod p$。

两边同乘以 $r^{-1}$、$i^{-1}$,有 $i^{-1}\equiv -k\ast r^{-1}\pmod p$。

即 $i^{-1}\equiv -\lfloor \frac pi\rfloor\ast (p\ \text{mod}\ i)^{-1}\pmod p$

算法模板

洛谷p3811

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const int MAXP=3e6+5;
int inv[MAXP];
void get_inv(int p){
	inv[1]=1;
	_for(i,2,p)
	inv[i]=1LL*(p-p/i)*inv[p%i]%p;
}

数论分块

算法简介

数论分块用于解决形如 $\sum_{i=1}^n \lfloor \frac ni\rfloor$ 的问题,时间复杂度 $O(\sqrt n)$。

算法思想

由于部分 $\lfloor \frac ni\rfloor$ 的值相同,所以考虑分块计算。

设对 $\forall i \in\lfloor l, r\rfloor$,有 $\lfloor \frac ni\rfloor$ 的值相同。

显然 $l$ 等于上一个块的 $r$ 加 $1$,故只需要考虑 $r$ 的计算。

事实上有 \begin{equation}\lfloor \frac n{\lfloor \frac nl\rfloor}\rfloor\le \frac n{\lfloor \frac nl\rfloor}\lt \lfloor \frac n{\lfloor \frac nl\rfloor}\rfloor+1\end{equation}

移项,得 \begin{equation}\frac n{\lfloor \frac n{\lfloor \frac nl\rfloor}\rfloor+1}\lt\lfloor \frac nl\rfloor\le \frac n{\lfloor \frac n{\lfloor \frac nl\rfloor}\rfloor}\end{equation}

所以有 \begin{equation}r=\lfloor \frac n{\lfloor \frac nl\rfloor}\rfloor\end{equation}

关于算法的时间复杂度分析,有时间复杂度等于 $\lfloor \frac ni\rfloor$ 的可能取值个数。

当 $\lfloor \frac ni\rfloor \le \sqrt n$ 时,显然这样的取值不超过 $\sqrt n$ 个。

当 $\lfloor \frac ni\rfloor \gt \sqrt n$ 时,有 $i \lt \sqrt n$,所以这样的取值也不超过 $\sqrt n$ 个。

综上所述,$\lfloor \frac ni\rfloor$ 的可能取值个数只有 $O(\sqrt n)$ 个,时间复杂度证毕。

算法模板

题意

给定 $n$ 和 $k$,请计算 $\sum_{i=1}^n k\ mod \ i$

题解

\begin{equation}\sum_{i=1}^n k\ mod \ i=\sum_{i=1}^n k-i\ast\lfloor \frac ki\rfloor=n\ast k-\sum_{i=1}^n i\ast\lfloor \frac ki\rfloor\end{equation}

查看代码

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#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <cctype>
#include <queue>
#include <cmath>
#define _for(i,a,b) for(int i=(a);i<(b);++i)
#define _rep(i,a,b) for(int i=(a);i<=(b);++i)
#define mem(a,b) memset((a),(b),sizeof(a))
using namespace std;
typedef long long LL;
inline int read_int(){
	int t=0;bool sign=false;char c=getchar();
	while(!isdigit(c)){sign|=c=='-';c=getchar();}
	while(isdigit(c)){t=(t<<1)+(t<<3)+(c&15);c=getchar();}
	return sign?-t:t;
}
inline LL read_LL(){
	LL t=0;bool sign=false;char c=getchar();
	while(!isdigit(c)){sign|=c=='-';c=getchar();}
	while(isdigit(c)){t=(t<<1)+(t<<3)+(c&15);c=getchar();}
	return sign?-t:t;
}
inline void write(LL x){
	register char c[21],len=0;
	if(!x)return putchar('0'),void();
	if(x<0)x=-x,putchar('-');
	while(x)c[++len]=x%10,x/=10;
	while(len)putchar(c[len--]+48);
}
inline void space(LL x){write(x),putchar(' ');}
inline void enter(LL x){write(x),putchar('\n');}
const int MAXP=3e6+5;
LL pre_s(int k){
	return 1LL*k*(k+1)/2;
}
LL cal(int n,int k){
	LL ans=0;
	int lef=1,rig=0;
	while(lef<=n){
		rig=min(n,k/(k/lef));
		ans+=(pre_s(rig)-pre_s(lef-1))*(k/lef);
		lef=rig+1;
	}
	return ans;
}
int main()
{
	LL n=read_int(),k=read_int();
	enter(n*k-cal(min(n,k),k));
	return 0;
}
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