类欧几里得算法

狂风中的少年 提交于 2020-08-11 02:31:46

类欧几里得

\(e.g.\)\(\sum\limits_{x=1}^nA^xB^{\lfloor\frac{ax+b}{c}\rfloor}\)

  • 把柿子转化成一个操作序列,对于一条直线(左上到右下),碰到一条\(y=n\) 的横线进行一次操作U,碰到一条\(x=n\)的竖线进行一次操作\(R\),碰到整点进行一次操作\(UR\)。两个操作序列合并就是把前一个的贡献加到后一个序列的答案里(有点像cdq分治?),需要信息支持快速合并。

  • 还是看例子:

    • 初始化:\(curA=I,curB=I,sum=0\)

    • 两个操作是 \(U:curB*=B\ \ \ \ \ R:curA*=A,sum+=curA*curB\)

    • 合并两个序列\(x,y\)\(x\)\(y\)后),相当于序列\(y\)的初始化变成了 \(curA=x.curA,curB=x.curB\)

      那么\(ans.curA=x.curA*y.curA,\ ans.curB=x.curB*y.curB,\ ans.sum=x.sum+x.curA*y.sum*x.curB\)

具体过程

设函数\(solve(n,a,b,c,A,B)\)

表示值域为\(n\),直线为\(y=\lfloor \frac{ax+b}{c}\rfloor\)横坐标+1填一个\(B\)操作序列,纵坐标+1填一个\(A\)操作序列。\(A,B\)从1开始标号。

可以得到:共有\(n\)\(B\),第\(i\)\(B\)前面共有\(\lfloor \frac{ai+b}{c} \rfloor\)\(A\)

每次进行以下操作

  1. \(a->a\%c,b->b\%c\)

    • \(e.g.\) \(solve(3,5,1,3,A,B)->solve(3,2,1,3,A',B')\)

      \(AABABAAB->ABBAB\)

    • \(a\%=c\)带来的变化:\(B'=A^{a\over c}B\)

    • \(b\%=c\)无影响:

      • \(i>1\)时,考虑第\(i\)\(B\)和第\(i-1\)\(B\),他们两个之间的\(A\)\(\lfloor\frac{ai+b}{c}\rfloor-\lfloor\frac{a(i-1)+b}{c}\rfloor=\lfloor{a\over c}\rfloor\)个,所以\(b\%=c\)无影响
      • 如果\(i=1\)\(B\)前面就有\(\lfloor\frac{a+b}{c}\rfloor\)\(A\),看起来\(b%=c\)是有影响的,但是因为操作过程中的处理,也可以把他变成无影响(具体见下)
  2. 考虑递归下去,\((A,B)->(B,A)\)

    • 推导:考虑第\(x\)\(A\)和其之后第一个\(B\),假设是序列中的第\(y\)\(B\)(推的时候因为x,y为整数,所以一些向上向下取整是可以直接加或者直接去的)

      \(i\)\(B\)之前共有\(\lfloor\frac{ai+b}{c}\rfloor\)\(A\)

      \[x\le \lfloor\frac{ay+b}{c}\rfloor \]

      \[x\le \frac{ay+b}{c} \]

      \[\frac{cx-b}{a}\le y \]

      \[\lceil\frac{cx-b}{a}\rceil\le y \]

      \[\lfloor\frac{cx-b+a-1}{a}\rfloor\le y \]

      \[\lfloor\frac{cx-b-1}{a}\rfloor< y \]

      所以第\(i\)\(A\)之前共有\(\lfloor\frac{ci-b-1}{a}\rfloor\)\(B\)

    • \(i=0\)时,\(\lfloor\frac{ci-b-1}{a}\rfloor<0\),所以要特殊考虑第一个\(A\),具体做法是\(\lfloor\frac{ci-b-1}{a}\rfloor->\lfloor\frac{c(i+1)-b-1}{a}\rfloor\)\(A\)从0开始标号,然后再把第1个\(A\)(即现在的第0个\(A\))和它之前的\(B\)提出来

    • 最后一个\(A\)之后的\(B\)也要特殊考虑

    • \(m=\lfloor \frac{a*n+b}{c}\rfloor,cnt=n-\lfloor\frac{c*m-b-1}{a}\rfloor\)\(A\)的数量,最后一个\(A\)之后的\(B\)的数量),

      \(solve(n,a,b,c,A,B)-> B^{\lfloor\frac{c-b-1}{a}\rfloor}+A+solve(m-1,c,c-b-1,a,B,A)+B^{cnt}\)

  3. 第一次进入递归的时候要先把\((a*0+b)/c\)\(A\)的影响提出来,而后面因为每次都提出了第一个\(A\)及其之前的\(B\),所以相当于把每次\((a*0+b)/c\)的影响提出来了,所以递归的时候可以直接\(b\%=c\)

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