在线性筛求欧拉函数中,我们用到了以下公式:
若$i$为质数,则$varphi(i)=i-1$;
若$p_jmid i$,则$varphi(i imes p_j)=varphi(i) imes p_j$;
若$p_i mid i$,则$varphi(i imes p_j)=varphi(i) imes varphi(j)=varphi(i) imes (p_j-1)$。
其中$p_j$表示一个质数。
后两个公式是由欧拉函数的计算公式导出的。下面给出欧拉函数的计算公式:
设$n$有$k$个质因数$p_1,p_2,p_3,dots ,p_k$,则
$$varphi(n)=nprodlimits_{i=1}^k (1-dfrac{1}{p_i})$$
我们来分析一下这个公式,它的前半部分是$n$,表示原数,后半部分是一个连乘,可以发现每一个重复的因式都是$dfrac{p_i-1}{p_i}$,表示$n$的每种质因数对$varphi(n)$的贡献。
现在来证明第二个公式:
若$pmid n$,则$varphi(n imes p)=varphi(n) imes p$
因为$pmid n$,且$p$是一个质数,所以$p$是$n$的一个质因数,自然也是$n imes p$的一个质因数,所以从$n$到$n imes p$,质因数种类没有发生变化,欧拉函数计算公式里的连乘部分也就没有发生变化,只需要在最前面多乘上一个$p$表示原数的变化。
接下来证明第三个公式:
若$p mid n$,则$varphi(n imes p)=varphi(n) imes (p-1)$
发现从$n$到$n imes p$,新增了一个质因数种类$p$,所以除了公式的前半部分要乘上$p$,还要在后半部分乘上$(1-dfrac{1}{p})$,也即从$n$到$n imes p$,欧拉函数增长了$p(1-dfrac{1}{p})=p-1$倍。
代码:
int k,lis[M+3]; bool prm[M+3]; int phi[M+3]; IL void getphi(){ phi[1]=1; for(RI i=2;i<=m;i++){ if(!prm[i]){ lis[++k]=i; phi[i]=i-1; } for(RI j=1;j<=k&&i*lis[j]<=m;j++){ prm[i*lis[j]]=true; if(i%lis[j]==0) phi[i*lis[j]]=phi[i]*lis[j]; else phi[i*lis[j]]=phi[i]*(lis[j]-1); } } }
其中$M$表示最大值域,$m$表示实际值域。