模板(線性時間求1~n的所有歐拉函數值)
定理:
(以下p均為質數)
1. φ(p)=p-1
3. 如果 i mod p ≠ 0 那麽 φ(i*p)=φ(i)*φ(p)
2. 如果 i mod p = 0 那麽 φ(i*p)=φ(i)*p
證明(其實只要知道結論就好了,證明可以跳過):
1. 因為p是質數,所以1~p的所有數除了p其他均與p互質
2. 因為 i mod p ≠ 0 且 p為質數,那麽 i 與 p 一定互質,由歐拉函數的積性可得 φ(i*p)=φ(i)*φ(p)
關於歐拉函數積性的證明(自己口胡的,具體證明還是看別人的博客吧):
在1~i*p-1的所有數中只有那些既與 i 互質(小於 i 的數有φ(i)個),又與 p 互質(小於 p 的數有φ(p)個)的數才與 i*p 互質
顯然每個與 i 互質的數(小於 i)乘上任意一個與 p 互質的數(小於 p)都一定與既與 i 互質又與 p 互質,
一共有φ(i)*φ(p)個數,而且任意一個既與 i 互質又與 p 互質的數一定可以寫成 一個與 i 互質的數和一個與 p 互質的數的乘積
3. 設b=gcd(i,p)
因為p,i不互質,所以 p=k1b,i=k2b
因為 p+i = (k1+k2)b ,所以p+i 與 i 不互質,所以對於任意一個 i ,只要 p 與 i 不互質
那麽 p+i 與 i 不互質,又因為p 與 i 不互質,所以 p+i 與 p 不互質(p+i 與 p 有公因子 b)
所以在 p+1~p+p 的閉區間裏與 p 不互質的數也有 i - φ(p) 個,
同理2p+1~2p+p也有 i - φ(p) 個....
所以1~i*p 的區間中有 i*p - i*φ(p) 個數與 p 不互質(即與p互質的數有 i*φ(p)個)
反過來,如果一個數 i (i<p) 與 p 互質,那麽 p+i 也與 p 互質
假設 p+i 與 p 不互質
那麽設 b=gcd(p+i,p),p+i=k1b,p=k2b,那麽 i = p+i-p=k1b-k2b=(k1-k2)b 與 i p 互質的條件矛盾(有公因子b)
證明完畢。
有了這些條件,我們在用歐拉篩篩質數時就可以一起求出所有數的歐拉函數值了
實現看代碼:
#include<iostream> #include<cstdio> #include<algorithm> #include<cstring> #include<cmath> using namespace std; const int N=1e5+7; int n; int pri[N],cnt,phi[N]//phi存歐拉函數值,其他的就是線性篩的東西了; bool not_pri[N]; void get_phi() { scanf("%d",&n); not_pri[1]=phi[1]=1; for(int i=2;i<=n;i++) { if(!not_pri[i]) { pri[++cnt]=i; phi[i]=i-1; }//如果i是質數,phi[i]=i-1 1. for(int j=1;j<=cnt;j++) { int g=i*pri[j]; if(g>n) break; not_pri[g]=1; if(!(i%pri[j])) { phi[g]=phi[i]*pri[j]; break; }//如果i mod p == 0 ,phi[i*p]=phi[i]*p 3. phi[g]=phi[i]*phi[pri[j]];//如果 i mod p !=0,phi[i*p]=phi[i]*phi[p] 2. } } }
模板(線性時間求1~n的所有歐拉函數值)