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2 years ago
[题目链接](http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=4135)
https://blog.csdn.net/qq_40507857/article/details/82788443
> 题意:求区间`[a,b]`中与`m`互素的数字个数
### 一、题目分析
考虑`[1,a-1]`和`[1,b]`两个区间与`m`互素的个数,答案就是二者之差(**类似前缀和?**)。
<font color='red'><b>容斥原理经典问题</b></font>:求`1-n`中与`m`互素的数的个数
互素的个数等于总数减去不互素的个数,如果$1-n$中某个数与$m$不互素,那么一定可以被$m$的某个因子整除,所以先枚举$m$的所有素因子。
举个例子,$m=12,n=8$$12$的素因子是$23$
$1\sim 8$中有几个是$2$的倍数呢?$S_2=8/2=4$;
$1\sim 8$中有几个是$3$的倍数呢?$S_3=8/3=2$;
$1\sim 8$之间与$12$互素的个数是$2+4=6$个数字吗?
$1\sim 8$之间与$12$不互素的是$23468$,共$5$个数字,这是因为同为$2$和$3$的倍数的$6$被计算了两次,所以要再减去一次$S_6=8/6=1$,结果是 $$\large 8/2+8/3-8/(2*3)=4+2-1=5$$
这是经典的容斥原理啊,如果是奇数个组合,那么符号是`+`;如果是偶数个组合,那么符号是`-`
### 二、实现代码
```c++
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long LL;
//返回1-m中与n互素的数的个数
vector<LL> p;
LL cal(LL n, LL m) {
p.clear();
for (int i = 2; i * i <= n; i++) {
if (n % i == 0) {
p.push_back(i);
while (n % i == 0) n /= i;
}
}
if (n > 1) p.push_back(n); //求n的素因子
int num = p.size(); //素因子的个数
LL s = 0; // 1到m中与n不互素的数的个数
//枚举子集不能有空集所以从1开始
for (LL i = 1; i < 1 << num; i++) { //1(2^)
LL cnt = 0;
LL t = 1;
for (LL j = 0; j < num; j++) { //
if (i & (1 << j)) { //i
cnt++; //计数
t *= p[j]; //乘上这个质因子
}
}
//容斥原理
if (cnt & 1) //选取个数为奇数,加
s += m / t;
else //选取个数为偶数,减
s -= m / t;
}
return m - s; //返回1-m中与n互素的数的个数
}
int main() {
//加快读入
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(0);
cout.tie(0);
int T, ca = 0;
cin >> T;
while (T--) {
LL m, a, b;
cin >> a >> b >> m; //求区间[a,b]中与m互素的数字个数
//计算[1,a-1]之间与m互素的个数
//计算[1, b]之间与m互素的个数
LL ans = cal(m, b) - cal(m, a - 1);
printf("Case #%d: %lld\n", ++ca, ans);
}
return 0;
}
```