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【省內訓練2018-11-25】Factorization

【思路要點】

  • 用類似 M i n 25 Min25 的過程進行搜尋即可。
  • 具體來說,先用線性篩得出 N
    \sqrt{N}
    以內的質數,記 p r i m e
    i prime_i
    表示第 i i 個質數。
  • 定義過程 w
    o r k ( x , y , z ) work(x,y,z)
    表示處理大於等於 p r i m e y prime_y 的質因子乘積不超過 x x ,小於 p r i m e y prime_y 的質因子的指數資訊為 z z 的數對答案的貢獻。
  • 我們需要處理的即為 w o r k ( N , 1 , ) work(N,1,\empty)
  • 對於 w o r k ( x , y , z ) work(x,y,z) ,我們將大於等於 p r i m e y prime_y 的質因子乘積為質數的數單獨處理,顯然,這些數是屬於一類的,其個數即為 [ p r i m e y , x ] [prime_y,x] 中質數的個數,可以事先篩出。
  • 否則,列舉下一個質因數 p r i m e i prime_i ,滿足 p r i m e i 2 x , p r i m e i p r i m e y prime_i^2≤x,prime_i≥prime_y ,並列舉其指數 e e ,滿足 p r i m e i e + 1 x prime_i^{e+1}≤x ,呼叫 w o r k ( x p r i m e i e , i , z + e ) work(\lfloor\frac{x}{prime_i^e}\rfloor,i,z+e) 即可。
  • 時間複雜度 O ( N P o l y ( L o g N ) α ) O(\frac{N}{Poly(LogN)}*\alpha) ,其中 α \alpha 為統計答案帶來的複雜度因子。

【程式碼】

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN = 3e5 + 5;
typedef long long ll;
template <typename T> void chkmax(T &x, T y) {x = max(x, y); }
template <typename T> void chkmin(T &x, T y) {x = min(x, y); } 
template <typename T> void read(T &x) {
	x = 0; int f = 1;
	char c = getchar();
	for (; !isdigit(c); c = getchar()) if (c == '-') f = -f;
	for (; isdigit(c); c = getchar()) x = x * 10 + c - '0';
	x *= f;
}
template <typename T> void write(T x) {
	if (x < 0) x = -x, putchar('-');
	if (x > 9) write(x / 10);
	putchar(x % 10 + '0');
}
template <typename T> void writeln(T x) {
	write(x);
	puts("");
}
ll n, val[MAXN], cnt[MAXN];
int limit, m, home1[MAXN], home2[MAXN];
map <vector <int>, ll> ans;
int tot, prime[MAXN], f[MAXN];
void getans(ll x, int y, vector <int> now) {
	now.push_back(1);
	sort(now.begin(), now.end(), [&] (int x, int y) {return x > y; });
	ll delta = -(y - 1);
	if (x <= limit) delta += cnt[home1[x]];
	else delta += cnt[home2[n / x]];
	if (delta > 0) ans[now] += delta;
}
void sieve() {
	for (ll i = 1, nxt; i <= n; i = nxt + 1) {
		ll tmp = n / i;
		val[++m] = tmp;
		cnt[m] = tmp - 1;
		if (tmp <= limit) home1[tmp] = m;
		else home2[n / tmp] = m;
		nxt = n / tmp;
	}
	for (int i = 1; i <= tot; i++) {
		for (int j = 1; 1ll * prime[i] * prime[i] <= val[j]; j++) {
			ll tmp = val[j] / prime[i]; int pos = 0;
			if (tmp <= limit) pos = home1[tmp];
			else pos = home2[n / tmp];
			cnt[j] -= cnt[pos] - (i - 1);
		}
	}
}
void work(ll x, int y, vector <int> now) {
	getans(x, y, now);
	if (x < prime[y] || y > tot) return;
	for (int i = y; i <= tot && 1ll * prime[i] * prime[i] <= x; i++) {
		ll val = prime[i], tmp = 1ll * prime[i] * prime[i];
		for (int j = 1; tmp <= x; j++, val = tmp, tmp *= prime[i]) {
			vector <int> tnow = now;
			tnow.push_back(j + 1);
			sort(tnow.begin(), tnow.end(), [&] (int x, int y) {return x > y; });
			ans[tnow]++;
			now.push_back(j);
			work(x / val, i + 1, now);
			now.pop_back();
		}
	}
}
void init(int n) {
	for (int i = 2; i <= n; i++) {
		if (f[i] == 0) prime[++tot] = f[i] = i;
		for (int j = 1; j <= tot && prime[j] <= f[i]; j++) {
			int tmp = prime[j] * i;
			if (tmp > n) break;
			f[tmp] = prime[j];
		}
	}
}
int main() {
	read(n);
	limit = sqrt(n) + 1;
	init(limit + 100);
	sieve();
	vector <int> tmp;
	tmp.clear();
	work(n, 1, tmp);
	printf(": 1\n");
	for (auto x : ans) {
		static int cnt[36];
		ll ans = x.second;
		memset(cnt, 0, sizeof(cnt));
		for (auto y : x.first) {
			printf("%d ", y);
			ans *= ++cnt[y];
		}
		printf(": %lld\n", ans);
	}
	return 0;
}