JZOJ 1349. 最大公约数 (Standard IO)

1349. 最大公约数 (Standard IO)

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Description

　　小菜的妹妹小诗就要读小学了！正所谓计算机要从娃娃抓起，小菜决定在幼儿园最后一段轻松的时间里教妹妹编程。
　　小菜刚教完gcd即最大公约数以后，一知半解的妹妹写了如下一段代码：
　　 sum:=0;
　　 for i:=1 to n-1 do
　　 for j:=i+1 to n do sum:=sum+gcd(i,j)

　　显然这个程序的效率是很低的，小明打算写一个更强的程序，在求出sum的同时比妹妹跑的更快。

Input

　　第一行一个整数t，即表示有t组数据
　　接下来t行，每行一个整数n

Output

　　t行，每行一个整数，表示n所对应的sum值

Sample Input

2
10
100

Sample Output

67
13015

Data Constraint

Hint

【数据规模】
　　20%数据t≤100,n≤100
　　40%数据t≤1000,n≤2000
　　100%数据t≤10000,n≤1000000

题解

看到了gcd，那就很明显是数论题

对这道题我们要求的是

∑i=1n−1∑j=i+1ngcd(i,j)

固定j，那么

∑i=1ngcd(i,n)

=∑i=1n∑d|n[gcd(i,n)==d]∗d

=∑i=1n∑d|n[gcd(id,nd)==1]∗d

=∑d|nφ(nd)∗d

因此，答案就是

∑i=2n∑j=1⌊n/i⌋φ(i)∗j

用前缀和优化一下
记ans[i∗j]=φ(i)∗j，答案就是

∑i=2nans[i]

代码

#include<cstdio>
#define M 80000
#define N 1000010
#define max(a,b) (((a)>(b))?(a):(b))

long a[N],p[M],phi[N],t;
long long ans[N];
bool b[N];

int main()
{   long tot,n,i,j,k,maxx=0;
    scanf("%ld",&tot);
    for(i=1;i<=tot;i++){
        scanf("%ld",&a[i]);
        maxx=max(maxx,a[i]);
    }
    n=maxx;
    phi[1]=1;
    for(i=2;i<=n;i++){
        if(!b[i]){
            phi[i]=i-1;
            p[++t]=i;
        }
        for(j=1;j<=t&&i*p[j]<=n;j++){
            b[i*p[j]]=true;
            if(i%p[j]==0){
                phi[i*p[j]]=phi[i]*p[j];
                break;
            }else phi[i*p[j]]=phi[i]*(p[j]-1);
        }
    }
    for(i=2;i<=n;i++)
        for(j=1;j<=n/i;j++)
            ans[i*j]+=phi[i]*j;
    for(i=2;i<=n;i++)
        ans[i]+=ans[i-1];
    for(k=1;k<=tot;k++)
        printf("%lld\n",ans[a[k]]);
    return 0;
}