【POJ 2154】Color
http://poj.org/problem?id=2154
还是先套上Burnside引理:$$\begin{aligned}
ans & =\sum_{i=1}^n n^{(i,n)-1} \
& = \sum_{d=1}^n [d|n]\sum_{i=1}^n [d|i]\left[\left(\frac id,\frac nd\right)=1\right]n^{d-1} \
& = \sum_{d=1}^n [d|n]n{d-1}\sum_{i=1}{\frac nd}\left[\left(i,\frac nd\right)=1\right] \
& = \sum_{d=1}^n [d|n]n^{d-1}\varphi\left(\frac nd\right)
\end{aligned}$$
因为n非常大,为了方便,求\(\varphi\)时进行质因子分解,求\(\varphi(d)\)单次\(O\left(\frac{\sqrt d}{\log d}\right)\),时间复杂度\(O\left(T\frac{n^{\frac 34}}{\log n}\right)\)。
我是这么写的,时间复杂度非常不科学。还有一种更快的\(O(1)\)求\(\varphi\)的做法,就是先欧拉筛\(\sqrt n\)以内的\(\varphi\)并且预处理n的大于\(\sqrt n\)的质因子\(p_{last}\)(如果有的话),求\(\varphi(d)\)时如果\(d>\sqrt n\),那么返回\(\varphi\left(\frac d{p_{last}}\right)*\left(p_{last} - 1\right)\),否则直接返回\(\varphi(d)\)。时间复杂度\(O\left(T\sqrt n\right)\)。
这么简单的题我竟然说了这么多。。。
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<bitset>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N = 1000000003;
int n, p, sq, num = 0, prime[100003];
bitset <100003> notp;
void Euler_shai() {
for (int i = 2; i <= sq; ++i) {
if (!notp[i]) prime[++num] = i;
for (int j = 1; j <= num && prime[j] * i <= sq; ++j) {
notp[prime[j] * i] = 1;
if (i % prime[j] == 0)
break;
}
}
}
int ipow(int a, int b) {
int ret = 1, w = a % p;
while (b) {
if (b & 1) (ret *= w) %= p;
(w *= w) %= p;
b >>= 1;
}
return ret;
}
int PHI(int nu) {
int ret = 1;
for (int i = 1; i <= num && prime[i] <= nu; ++i)
if (nu % prime[i] == 0) {
(ret *= ((prime[i] - 1) % p)) %= p;
nu /= prime[i];
while (nu % prime[i] == 0) {
(ret *= (prime[i] % p)) %= p;
nu /= prime[i];
}
}
if (nu != 1) (ret *= ((nu - 1) % p)) %= p;
return ret;
}
int work() {
sq = ceil(sqrt(n)); int ret = 0;
for (int i = 1; i < sq; ++i)
if (n % i == 0) {
(ret += ipow(n, i - 1) * PHI(n / i) % p) %= p;
(ret += ipow(n, n / i - 1) * PHI(i) % p) %= p;
}
if (sq * sq == n) (ret += ipow(n, sq - 1) * PHI(sq) % p) %= p;
return ret;
}
int main() {
sq = sqrt(N);
Euler_shai();
int T; scanf("%d", &T);
while (T--) {
scanf("%d%d", &n, &p);
printf("%d\n", work());
}
return 0;
}
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