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LG P3653 小清新數學題

\(\text{Poblem}\)

\(\sum_{i=l}^r \mu(i)\)
\(1 \le l,r \le 10^{18}, r - l \le 10^5\)

\(\text{Analysis}\)

我們做過 \(r,l \le 10^{12}\) 次方的區間篩積性函式
但這是因為 \(\sqrt r\) 內的素數可以快速篩出來
又可以用這些素數處理 \(r \le 10^{12}\) 的數的積性函式

但現在 \(\sqrt r\) 已經達到 \(10^9\) 級別了
\(so...\)
我們仍然用 \(10^6\) 以內的素數處理,並將原來的數除掉這些素數
那麼剩下的數 \(x\) 只有三種形式
\(3.x=p^2\)


\(2.x=p\)
\(1.x=pq\)
\(p,q \in \mathbb P,p \not = q\)

考慮第一種情況,只需要判斷 \(\sqrt x\) 強轉整型後再平方是否等於 \(x\)
考慮第二種情況,由於 \(x\) 可能非常大,那麼就需要 \(Miller_Rabin\) 來判斷素數
考慮第三種情況,兩個不等的素數,\(\mu\) 不變,且判完前兩個情況只剩這種情況,不必再考慮
愉快解決

\(\text{Code}\)

#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<ctime>
#include<cmath>
using namespace std;
typedef long long LL;

const int R = 100005;
LL l, r, num[R];
int prime[600005], totp, mu[R], vis[1000005];

inline LL sqr(LL x){return x * x;}

inline void getprime()
{
	for(int i = 2; i <= 1e6; i++)
	{
		if (!vis[i]) prime[++totp] = i;
		for(int j = 1; j <= totp && i * prime[j] <= 1e6; j++)
		{
			vis[i * prime[j]] = 1;
			if (i % prime[j] == 0) break;
		}
	}
}

inline LL fmul(LL x, LL y, LL p)
{
	return (x * y - (LL)((long double)x / p * y) * p + p) % p;
}
inline LL fpow(LL x, LL y, LL p)
{
	LL res = 1;
	for(; y; y >>= 1)
	{
		if (y & 1) res = fmul(res, x, p);
		x = fmul(x, x, p);
	}
	return res;
}
inline int Miller_Rabin(LL p)
{
	srand(time(0));
	if (p <= 3) return (p == 2 || p == 3);
	if (!(p & 1)) return 0;
	LL d = p - 1, b = 0;
	while (!(d & 1)) d >>= 1, b++;
	for(int i = 0; i < 3; i++)
	{
		LL a = rand() % (p - 3) + 2, u = fpow(a, d, p), v;
		for(int j = 0; j < b; j++)
		{
			v = fmul(u, u, p);
			if ((v == 1) && (u != 1) && (u != p - 1)) return 0;
			u = v;
		}
		if (u != 1) return 0;
	}
	return 1;
}

inline LL solve()
{
	for(int i = 1; i <= r - l + 1; i++) mu[i] = 1, num[i] = l + i - 1;
	for(int i = 1; i <= totp && prime[i] <= r; i++)
		for(LL j = max(1LL, l / prime[i]); j * prime[i] <= r; j++)
		if (j * prime[i] >= l)
		{
			if (j % prime[i] == 0) mu[j * prime[i] - l + 1] = 0;
			else mu[j * prime[i] - l + 1] *= -1, num[j * prime[i] - l + 1] /= prime[i];
		}
	for(int i = 1; i <= r - l + 1; i++)
	{
		if (!mu[i] || num[i] == 1) continue;
		if (sqr(sqrt(num[i])) == num[i]) mu[i] = 0;
		else if (Miller_Rabin(num[i])) mu[i] *= -1;
	}
	LL ans = 0;
	for(int i = 1; i <= r - l + 1; i++) ans += mu[i];
	return ans;
}

int main()
{
	scanf("%lld%lld", &l, &r);
	getprime();
	printf("%lld\n", solve());
}