poj 1845 Sumdiv (数论)

时间:2023-03-08 22:20:35
poj 1845 Sumdiv (数论)

题目链接

题意:求 A^B的所有约数之和对9901取模后的结果。

分析:

看了小优的博客写的。

分析来自 http://blog.csdn.net/lyy289065406/article/details/6648539

(1)   整数的唯一分解定理:

任意正整数都有且只有一种方式写出其素因子的乘积表达式。

A=(p1^k1)*(p2^k2)*(p3^k3)*....*(pn^kn)   其中pi均为素数

(2)   约数和公式:

对于已经分解的整数A=(p1^k1)*(p2^k2)*(p3^k3)*....*(pn^kn)

有A的所有因子之和为

S = (1+p1+p1^2+p1^3+...p1^k1) * (1+p2+p2^2+p2^3+….p2^k2) * (1+p3+ p3^3+…+ p3^k3) * .... * (1+pn+pn^2+pn^3+...pn^kn)

(3)   同余模公式:

(a+b)%m=(a%m+b%m)%m

(a*b)%m=(a%m*b%m)%m

有了上面的数学基础,那么本题解法就很简单了:

1: 对A进行素因子分解

分解A的方法:

A首先对第一个素数2不断取模,A%2==0时 ,记录2出现的次数+1,A/=2;

当A%2!=0时,则A对下一个连续素数3不断取模...

以此类推,直到A==1为止。

注意特殊判定,当A本身就是素数时,无法分解,它自己就是其本身的素数分解式。

最后得到A = p1^k1 * p2^k2 * p3^k3 *...* pn^kn.
      故 A^B = p1^(k1*B) * p2^(k2*B) *...* pn^(kn*B);

2:A^B的所有约数之和为:

sum = [1+p1+p1^2+...+p1^(a1*B)] * [1+p2+p2^2+...+p2^(a2*B)] *...* [1+pn+pn^2+...+pn^(an*B)].

3: 用递归二分求等比数列1+pi+pi^2+pi^3+...+pi^n:

(1)若n为奇数,一共有偶数项,则:
      1 + p + p^2 + p^3 +...+ p^n

= (1+p^(n/2+1)) + p * (1+p^(n/2+1)) +...+ p^(n/2) * (1+p^(n/2+1))
      = (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2)) * (1 + p^(n/2+1))

上式红色加粗的前半部分恰好就是原式的一半,那么只需要不断递归二分求和就可以了,后半部分为幂次式,将在下面第4点讲述计算方法。

(2)若n为偶数,一共有奇数项,则:
      1 + p + p^2 + p^3 +...+ p^n

= (1+p^(n/2+1)) + p * (1+p^(n/2+1)) +...+ p^(n/2-1) * (1+p^(n/2+1)) + p^(n/2)
      = (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2-1)) * (1+p^(n/2+1)) + p^(n/2);

上式红色加粗的前半部分恰好就是原式的一半,依然递归求解

4:反复平方法计算幂次式p^n

这是本题关键所在,求n次幂方法的好坏,决定了本题是否TLE。

以p=2,n=8为例

常规是通过连乘法求幂,即2^8=2*2*2*2*2*2*2*2

这样做的要做8次乘法

而反复平方法则不同,

定义幂sq=1,再检查n是否大于0,

While,循环过程若发现n为奇数,则把此时的p值乘到sq

{

n=8>0 ,把p自乘一次, p=p*p=4     ,n取半 n=4

n=4>0 ,再把p自乘一次, p=p*p=16   ,n取半 n=2

n=2>0 ,再把p自乘一次, p=p*p=256  ,n取半 n=1,sq=sq*p

n=1>0 ,再把p自乘一次, p=p*p=256^2  ,n取半 n=0,弹出循环

}

则sq=256就是所求,显然反复平方法只做了3次乘法

代码:

 #include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define LL long long
using namespace std;
const int maxn = +;
const int mod = ;
__int64 power(__int64 p, __int64 n)//反复平方法求(p^n)%mod
{
__int64 sq = ;
while(n>)
{
if(n&) sq = (sq*p)%mod;
n /= ;
p = p*p%mod;
}
return sq;
}
__int64 sum(__int64 p, __int64 n)//递归二分求 (1 + p + p^2 + p^3 +...+ p^n)%mod
{
if(n == ) return ;
if(n%) //奇数二分式 (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2)) * (1 + p^(n/2+1))
return (sum(p, n/)*(+power(p, n/+)))%mod;
else //偶数二分式 (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2-1)) * (1+p^(n/2+1)) + p^(n/2)
return (sum(p, n/-)*(+power(p, n/+))+power(p, n/))%mod;
}
int main()
{
int a, b, p[maxn], n[maxn], ans;
while(cin>>a>>b)
{
int i, k = ;
for(i = ; i*i <= a;) //分解整数a,常规情况,根号法+递归法
{
if(a%i == )
{
p[k] = i; n[k] = ; //p[]代表分解的第k个质数是几,n[]表示第k个质数有多少个
while(!(a%i))
{
n[k]++;
a /= i;
}
k++;
}
if(i==) i++;
else i += ; //节省时间
}
if(a!=) //特殊情况,a为质数。
{
p[k] = a;
n[k++] = ;
}
ans = ;
for(i = ; i < k; i++)
ans = (ans*(sum(p[i], n[i]*b))%mod)%mod; //看分析的公式
cout<<ans<<endl;
}
return ;
}