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LuoguP4318 完全平方数

时间:2023-06-05 18:34:13浏览次数:38  
标签:LuoguP4318 ch 乌斯 容斥 平方 完全 sqrt 莫比

标签:莫比乌斯函数,容斥

完全平方数

题目描述

小 X 自幼就很喜欢数。但奇怪的是,他十分讨厌完全平方数。他觉得这些数看起来很令人难受。由此,他也讨厌所有是完全平方数的正整数倍的数。然而这丝毫不影响他对其他数的热爱。

这天是小X的生日,小 W 想送一个数给他作为生日礼物。当然他不能送一个小X讨厌的数。他列出了所有小X不讨厌的数,然后选取了第 K个数送给了小X。小X很开心地收下了。

然而现在小 W 却记不起送给小X的是哪个数了。你能帮他一下吗?

\(k \leqslant 10^9\)

思路点拨

k是比较大的,所以我们可以二分转check.怎么查询一个数 \(x\) 是第几个数,就是查询在 \(1\) 到 \(x\) 之间有多少个数没有平方因子.但是这样欧拉筛会爆掉,完全无法通过.而直接计算

\[\sum_{i=1}^{\sqrt x} \lfloor \dfrac{x}{i^2}\rfloor \]

这样答案会偏大,因为举个例子,\(2^2\) 时, \(36\) 被统计了一次, \(3^2\) 时,它又被统计了一次.所以我们需要容斥一下,而这个容斥系数显而易见的就是莫比乌斯函数 \(\mu(i)\) .

这里解释一下为什么是莫比乌斯函数?

  • 如果一个数的质因子有大于 \(1\) 的完全平方因子,这肯定会被算重.不考虑,此时莫比乌斯函数值刚好是 $0 $ .

  • 一个数的质因子数量如果是奇数,那么它要么被算多了,要么没被算到

  • 一个数的质因子数量如果是偶数,这肯定会被算重.

莫比乌斯函数的容斥天赋很高的好不好.

所以答案就是 \(\sum_{i=1}^{\sqrt x} \mu(i) \lfloor \dfrac{n}{i^2}\rfloor\) .

时空复杂度分析:时间 \(O(T \sqrt k \log k)\) , 空间 \(O(\sqrt k)\) , 要筛莫比乌斯函数.

\(code\)

#include<bits/stdc++.h>
#define int long long
using namespace std;
inline int read(){
	int x=0,f=1;
	char ch=getchar();
	while(ch<'0'||ch>'9'){
		if(ch=='-') f=-f;
		ch=getchar();
	}
	while(ch>='0'&&ch<='9'){
		x=x*10+ch-'0';
		ch=getchar();
	}
	return x*f;
}
const int MAXN=1e5+10,N=1e5;
int n,T,miu[MAXN];
bool vis[MAXN];
void prepare(){
	for(int i=1;i<=N;i++) miu[i]=1;
	for(int i=2;i<=N;i++){
		if(vis[i]) continue;
		miu[i]=-1;
		for(int j=i*2;j<=N;j+=i){
			if(j%(i*i)==0)
				miu[j]=0;
			else miu[j]*=miu[i];
			vis[j]=1;
		}
	}
} 
int f(int x){
	int cnt=0;
	for(int i=1;i*i<=x;i++)
		cnt+=miu[i]*(x/(i*i));
	return cnt;
}
int solve(int x){
	int l=1,r=1e10;
	while(l<r){
		int mid=(l+r)/2;
		if(f(mid)>=x) r=mid;
		else l=mid+1;
	}
	return l;
}
signed main(){
	prepare();
	T=read();
	while(T--){
		n=read();
		printf("%lld\n",solve(n));
	}
	return 0;
}

标签:LuoguP4318,ch,乌斯,容斥,平方,完全,sqrt,莫比
From: https://www.cnblogs.com/Diavolo/p/17458685.html

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