题目大意
有 n 个数 a1...an 和 m 个数 b1...bm 和一个质数 p。
第 i 个集合是这样生成的:一开始只有一个 1。每次找集合内的一个元素 c 和一个下标 j (j∈[1,m]),若 c×abji mod p 不在集合里,则加进去。
求这 n 个集合的并集大小。
n≤1e4, m≤1e5, ai<p≤1e9, bi<1e9
时限 3s。
题解
极好的数论题。
第 i 个集合实际上是 a∑任意bi。(任意b 是指 ∑kjbj, kj∈Z)
由扩展欧拉定理,指数是模 p−1 意义下的。设 B=gcd(b1,b2,...,bm,p−1),则 ∑任意b 等价于 kB (k∈Z)。(你可以用 polya 那套理论来理解这个道理,当只有一个 b 的时候可证它是 gcd,当有多个 b 的时候,合并两个 b 可以看作是其中一个模另一个,因此也是 gcd。)
底数不同于是用原根来表示,设 ai=gAi,则第 i 个集合表示为 gAikB。
由于 B 是定值,Ai 可以直接视为 Ai×B,也相当于一开始把 ai 视为 aBi。那么现在第 i 个集合就相当于 gkAi。
同理,设 A′i=gcd(Ai,p−1),则第 i 个集合相当于 gkA′i。
现在就相当于有一堆 A′i,它们都是 p−1 的约数。求模 p−1 意义下有多少数是某个 A′i 的倍数。
这就可以容斥 dp 了。把 A′i 去重并从大到小排序,然后一个个计算贡献。这里用 O(n2) 的算法就可以了。
求 A′i 有很多种方法。传统方法是先求出原根 g,然后求 Ai,再求 A′i。当然也有很方便的方法:第 i 个集合的大小也是 p−1 的约数,设为 di=p−1A′i。由于 A′i 是最大公约数,所以要最小化 di,即找到最小的 di 使得 adii≡1(这里的 ai 是指 aBi)。
代码