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算法学习笔记(28): 筛法

时间:2023-07-26 22:13:26浏览次数:28  
标签:frac 筛法 cdot nd sum 28 mu 算法 id

筛法

线性筛


杜教筛

放在偏序关系 \((\Z, |)\) 中卷积……

如何快速的求 \(S(n) = \sum_{i = 1}^n f(i)\)。

如果能够找到一个函数 \(g\) :

\[\begin{aligned} \sum_{i = 1}^n (f * g)(i) &= \sum_{i = 1}^n \sum_{d | i} f(\frac id) g(d) \\ &= \sum_{d = 1}^{n} g(d) \sum_{i = 1}^{\lfloor \frac nd \rfloor} f(i) \\ &= \sum_{d = 1}^{n} g(d) S(\lfloor \frac nd \rfloor) \\ \end{aligned} \]

那么可以得出:

\[g(1)S(n) = \sum_{i = 1}^n (f * g)(i) - \sum_{d = 2}^n g(d) S(\lfloor \frac nd \rfloor) \]

这样我们就可以通过整除分块快速的求出 \(g(1) S(n)\) 了。

当然,需要有很严苛的前提:

  • \(f * g\) 的前缀和是可以快速求的。

  • \(g\) 的前缀和也是可以快速求的。

  • 这里的快速应该是 \(O(1)\),如果是 \(O(\log n)\) 估计也没关系。


例题

  1. 快速求 \(\sum_{i = 1}^n \sum_{j = 1}^n \varphi(\gcd(i, j))\)

  2. 快速求 \(\sum_{i = 1}^n \sum_{j = 1}^n i \cdot j \cdot gcd(i, j)\)

例二中有一个很好的东西,点乘。

其定义有:\((f \cdot g)(n) = f(n) \cdot g(n)\)。

当 \(h\) 为完全积性函数时,有 \((f \cdot h) * (g \cdot h) = (f * g) \cdot h\)。

这里列出一些基本的组合:

  • \(\mu \cdot id_k\)

    有 \(((\mu \cdot id_k) * id_k)(n) = \sum_{d | n} \mu(d) d^k (\frac nd)^k = n^{k + 1}\sum_{d | n} \mu(d) = \varepsilon(n)\)

  • \(\varphi \cdot id_k\)

    有 \((\varphi \cdot id_k) * id_k = I\),推导同上。


Min25 筛

本质是对线性筛的扩展……

为了方便,声明一些符号:

  • \(P\) 代表质数集合。

  • \(P_i\) 表示第 \(i\) 个质数。

  • \(minp(i)\) 表示 \(i\) 的最小质因数。

还是求 \(\sum_{i = 1}^n f(i)\)。可以用 Min25 筛需要满足一些条件:

  • \(f(i)\) 是一个低阶多项式。

  • \(f(p^k)\) 可以快速的求解。

现在考虑把每一阶分别计算。

标签:frac,筛法,cdot,nd,sum,28,mu,算法,id
From: https://www.cnblogs.com/jeefy/p/17583655.html

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