莫比乌斯反演学习笔记

整除分块

这个是学习莫比乌斯反演需要的预备知识,几乎所有这类的题都需要用到这个。

考虑下面这个式子:

[sum_{i=1}^{n}lfloorfrac{n}{i} floor ]

这个当然可以(O(n))算,但是很多时候这样还不够快,于是下面有一个(O(sqrt{n}))的算法。

通过打表可以发现,当(i)为连续一段时,后面那玩意都是一样的。

然后对于(i),最后一个和它相同的位置是(n/(n/i)),注意这里都是整除,然后共有(O(sqrt{n}))个块,所以我们就可以每次跳一个块,快速算出结果,代码如下:

int n;read(n);
int ans=0,T=1;
while(T<=n) {
	int pre=T;T=n/(n/T);
	ans=ans+(T-pre+1)*(n/T);T++;
}
write(ans);

莫比乌斯函数

关于莫比乌斯函数,其实并不是一个很玄学的东西,它本质上就是一个容斥系数。

对于莫比乌斯函数,它写作(mu(d)),定义如下:

  • (mu(1)=1)
  • 对于(d)进行分解,(d=prod_{i=1}^ka_i^{p_i}),若(forall i,p_i=1),则(mu(d)=(-1)^k)
  • 否则(mu(d)=0)

然后对于这个函数有一个最为重要的性质:

[sum_{d|n}mu(d)=[n=1] ]

证明其实很简单,将(n)进行唯一分解,得到(n=prod_{i=1}^ka_i^{p_i})只需要考虑容斥,对于(n)的每一个因数只能选或不选,则:

[sum_{d|n}mu(d)=sum_{i=0}^{k}(-1)^iinom{k}{i}=[k=0] ]

然后([k=0])其实等价于([n=1]),得证。

线筛也很简单,根据定义就可以了,代码:

void sieve() {
    mu[1]=1;
    for(int i=2;i<maxn;i++) {
        if(!vis[i]) pri[++tot]=i,mu[i]=-1;
        for(int t,j=1;j<=tot&&i*pri[j]<maxn;j++) {
            vis[t=i*pri[j]]=1;
            if(!(i%pri[j])) {mu[t]=0;break;}
            mu[t]=-mu[i];
        }
    }
}

莫比乌斯反演

前置知识讲完了,其实真的很水

定义(f(n))(g(n)),已知:

[f(n)=sum_{d|n}g(d) ]

然后已知(f),求(g)

其实这个和推容斥差不太多,由于我想把前面的莫比乌斯函数的性质用上,所以先说一句废话:

[g(n)=sum_{d|n}[frac{n}{d}=1]g(d) ]

然后发现这个东西和上面长的很像,带进去:

[egin{align} g(n)&=sum_{d|n}sum_{i|frac{n}{d}}mu(i)g(d)\ &=sum_{d|n}g(d)sum_{i|frac{n}{d}}mu(i) end{align} ]

然后先枚举(i)

[egin{align} g(n)&=sum_{i|n}mu(i)sum_{d|frac{n}{i}}g(d) end{align} ]

然后后面那个式子其实就是(f),所以:

[g(n)=sum_{d|n}mu(d)f(frac{n}{d}) ]

然后就做完了。

这个东西就是莫比乌斯反演:

已知

[f(n)=sum_{d|n}g(d) ]

那么可以得到:

[g(n)=sum_{d|n}mu(d)f(frac{n}{d}) ]

其实做题的话,直接把(sum_{d|n}mu(d)=[n=1])带到题目给的式子里更好推一些。

最主要的还是多做题,做多了就会发现其实都是一个套路,还有就是式子要自己拿纸笔来推,这点很重要。

习题

(题目难度基本按顺序排列,推荐按顺序写)

[bzoj2301] [HAOI2011]Problem b

[bzoj2820] YY的GCD

[bzoj4407] 于神之怒加强版

[bzoj2693] jzptab

[bzoj3309] DZY Loves Math

[bzoj3529] [Sdoi2014]数表

[bzoj3994] [SDOI2015]约数个数和

[bzoj4816] [Sdoi2017]数字表格

原文地址:https://www.cnblogs.com/hbyer/p/10070695.html