类欧几里得算法

先考虑一个简单的问题

f(a,b,c,n)=i=0nai+bc

我们这样来解决 f(a,b,c,n)=i=0nai+bc=f(a%c,b%c,c,n)+i=0n(iac+bc)=f(a%c,b%c,c,n)+n(n+1)2ac+(n+1)bcm=an+bcf(a,b,c,n)=i=0nai+bc=i=0nj=1m[ai+bcj]=i=0nj=0m1[ai+bcj+1]=i=0nj=0m1[ai+bcj+c]=i=0nj=0m1[ai>cj+cb1]=i=0nj=0m1[i>cj+cb1a]=j=0m1ncj+cb1a=nmf(c,cb1,a,m1)m=0

然后我们考虑两个难一点的题目,同时解决这两个问题 h(a,b,c,n)=i=0nai+bc2g(a,b,c,n)=i=0niai+bc

先来看h h(a,b,c,n)=i=0nai+bc2=i=0n((a%c)i+(b%c)c+aci+bc)2=i=0n((a%c)i+(b%c)c2+ac2i2+bc2+2acibc+2(a%c)i+(b%c)caci+2(a%c)i+(b%c)cbc=h(a%c,b%c,c,n)+2acg(a%c,b%c,c,n)+2bcf(a%c,b%c,c,n)+ac2n(n+1)(2n+1)6+2acbcn(n+1)2+(n+1)bc2

这里我们只用关心第一项 m=an+bch(a,b,c,n)=i=0nai+bc2=i=0n(j=1m[ai+bcj])2=i=0n(j=0m1[i>cj+cb1a])2=i=0nj=0m1[i>cj+cb1a]k=0m1[i>ck+cb1a]=i=0nj=0m1k=0m1[i>cj+cb1a][i>ck+cb1a]=i=0nj=0m1k=0m1[i>max(cj+cb1a,ck+cb1a)]=i=0nj=0m1k=0m1[i>max(cj+cb1a,ck+cb1a)]=nm2j=0m1k=0m1max(cj+cb1a,ck+cb1a)=nm22j=0m1jcj+cb1aj=0m1cj+cb1a=nm22g(c,cb1,a,m1)f(c,cb1,a,m1) 推出来了。。。。。

然后我们来怼g g(a,b,c,n)=i=0niai+bc=i=0ni(a%c)i+b%cc+aci+bc=i=0ni((a%c)i+b%cc+aci+bc)=i=0ni(a%c)i+b%cc+i=0naci2+i=0nbci=n(n+1)(2n+1)6ac+n(n+1)2bc+i=0ni(a%c)i+b%cc=g(a%c,b%c,c,n)+n(n+1)(2n+1)6ac+n(n+1)2bc 同理我们只关心第一项 g(a,b,c,n)=i=0niai+bc=i=0n(ij=1m[ai+bcj])=i=0n(ij=0m1[i>cj+cb1a])=i=0nj=0m1i[i>cj+cb1a]=j=0m1i=cj+cb1a+1ni=j=0m1(n+cj+cb1a+1)(n(cj+cb1a+1)+1)2=j=0m1(n+cj+cb1a+1)(ncj+cb1a)2=j=0m1n2cj+cb1a2+ncj+cb1a2=n(n+1)m2j=0m1cj+cb1a22j=0m1cj+cb1a2=n(n+1)m2h(c,cb1,a,m1)2f(c,cb1,a,m1)2 推完了总结一下 f(a,b,c,n)=i=0nai+bch(a,b,c,n)=i=0nai+bc2g(a,b,c,n)=i=0niai+bcf(a,b,c,n)=f(a%c,b%c,c,n)+n(n+1)2ac+(n+1)bch(a,b,c,n)=h(a%c,b%c,c,n)+2acg(a%c,b%c,c,n)+2bcf(a%c,b%c,c,n)+ac2n(n+1)(2n+1)6+2acbcn(n+1)2+(n+1)bc2g(a,b,c,n)=g(a%c,b%c,c,n)+n(n+1)(2n+1)6ac+n(n+1)2bcf(a,b,c,n)=nmf(c,cb1,a,m1)h(a,b,c,n)=nm22g(c,cb1,a,m1)f(c,cb1,a,m1)g(a,b,c,n)=n(n+1)m2h(c,cb1,a,m1)2f(c,cb1,a,m1)2

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void calfgh_baoli(ll a,ll b,ll c,ll n,ll&f,ll&g,ll&h){
f=g=h=0;
for(ll i=0;i<=n;i++) {
f+=(a*i+b)/c;
g+=i*((a*i+b)/c);
h+=((a*i+b)/c)*((a*i+b)/c);
}
}
// a>=0 b>=0 c>0 n>=0 -> O(lg(a,c))
void calfgh(ll a,ll b,ll c,ll n,ll&f,ll&g,ll&h){
ll A=a/c,B=b/c,s0=n+1,s1=n*(n+1)/2,s2=n*(n+1)*(2*n+1)/6;
f=s1*A+s0*B;
g=s2*A+s1*B;
h=s2*A*A+s0*B*B+2*s1*A*B-2*B*f-2*A*g;// 先减掉
a%=c,b%=c;
ll m=(a*n+b)/c;
if(m!=0) {
ll ff,gg,hh; calfgh(c,c-b-1,a,m-1,ff,gg,hh);
f+=n*m-ff;
g+=(n*m*(n+1)-hh-ff)/2;
h+=n*m*m-2*gg-ff;
}
h+=2*B*f+2*A*g;//再加上
}