CF1499D The Number of Pairs【数学】【枚举】【筛素数】

作者: wjyyy 分类: Codeforces,分解质因数,数学,枚举,筛素数,解题报告 发布时间: 2021-03-20 08:50

点击量:126

有一点点难的数学题。

Description

You are given three positive (greater than zero) integers $c$, $d$ and $x$.

You have to find the number of pairs of positive integers $(a,b)$ such that equality $\newcommand{\lcm}{\mathrm{lcm}}c\cdot \lcm(a,b)-d\cdot\gcd(a,b)=x$ holds. Where $\lcm(a,b)$ is the least common multiple of $a$ and $b$ and $\gcd(a,b)$ is the greatest common divisor of $a$ and $b$.

Input

The first line contains one integer $t (1\le t\le 10^4)$ — the number of test cases.

Each test case consists of one line containing three integer $c$, $d$ and $x$ $(1\le c,d,x\le 10^7)$.

Output

For each test case, print one integer — the number of pairs $(a,b)$ such that the above equality holds.

Example

input

4
1 1 3
4 2 6
3 3 7
2 7 25

output

4
3
0
8

Note

In the first example, the correct pairs are: $(1,4)$, $(4,1)$, $(3,6)$, $(6,3)$.

In the second example, the correct pairs are: $(1,2)$, $(2,1)$, $(3,3)$.

题意

给定 $c,d,x(1\le c,d,x\le 10^7)$,求使得 $c\cdot\lcm(a,b)-d\gcd(a,b)=x$ 的有序数对 $(a,b)$ 有多少个。

题解

我们知道,$\lcm(a,b)=\frac{ab}{\gcd(a,b)}$。同时,$\frac{a}{\gcd(a,b)},\frac{b}{\gcd(a,b)}$ 都是整数。因此 $\frac{ab}{\gcd(a,b)\gcd(a,b)}$ 是整数。即 $\gcd(a,b)|\lcm(a,b)$。

因此原式 $c\cdot\lcm(a,b)-d\gcd(a,b)=x$ 左边有因子 $\gcd(a,b)$,因此必须有 $\gcd(a,b)|x$。

所以我们枚举 $x$ 的所有因子,作为 $\gcd(a,b)$ 去计算合法的 $(a,b)$ 组数。枚举 $x$ 的因子复杂度为 $\sqrt x$。

此时可求得 $\lcm(a,b)$。$\lcm(a,b)=\frac{x+d\gcd(a,b)}{c}$

有了 $\lcm(a,b)$ 和 $\gcd(a,b)$,我们需要找出有多少对 $(a,b)$。令 $k=\frac{\lcm(a,b)}{\gcd(a,b)}=p_1^{t_1}p_2^{t_2}\cdots p_n^{t_n}$,则每个 $p_i^{t_i}$ 会分配给 $a$ 或 $b$。共有 $2^n$ 种分配方法。

因此求出 $k$ 之后,我们需要将 $k$ 分解质因数。这个的复杂度是 $O(\sqrt k)$ 的,合起来 $O(T\sqrt{kx})$ 比较大。

所以我们可以在筛质数的时候预处理出每个数有多少个不同的质因子,统计时直接 $+2^n$ 即可。

另外考虑 $k$ 的范围:
$$
\begin{aligned}
\lcm(a,b)&=\frac{x+d\gcd(a,b)}{c}\\
k=\frac{\lcm(a,b)}{\gcd(a,b)}&=\frac{x}{c\gcd(a,b)}+\frac dc
\end{aligned}
$$
分母均大于等于 $1$,因此 $k\le x+d\le 2\times 10^7$。

时间复杂度 $O(\max{c,d,x}+T\sqrt x)$。

鸣谢 Dew。

Code:

#include<unordered_map>
#include<queue>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<iostream>
#define ll long long
#ifdef wjyyy
    #define gc getchar
#else
    #define gc() (p1==p2&&(p2=(p1=buf)+fread(buf,1,1<<21,stdin),p1==p2)?EOF:*p1++)
#endif
char buf[2100000],*p1=buf,*p2=buf;
using namespace std;
ll Abs(ll x)
{
    return x>0?x:-x;
}
ll read()
{
    ll x=0,f=1;
    char ch=gc();
    while(ch<'0'||ch>'9')
    {
        if(ch=='-')
            f=-1;
        ch=gc();
    }
    while(ch>='0'&&ch<='9')
    {
        x=x*10+(ch&15);
        ch=gc();
    }
    return x*f;
}
int pri[2000000],cnt=0,p[20000001];
//pri表示质数列 pi表示i的最小质因子
ll num[20000001];
//numi表示i有多少个不同的质因子
bool is[20000001];
//是否是非质数
ll ans=0,c,d,k;
void work(ll i)
{
    if((k+d*i)%c)//求出lcm
        return;
    ll lcm=(k+d*i)/c;
    if(lcm%i)
        return;
    ll t=lcm/i;
    ans+=1<<num[t];
}
int main()
{
    is[0]=1;
    is[1]=1;
    for(int i=2;i<=20000000;++i)
    {
        if(!is[i])//如果是质数
        {
            pri[++cnt]=i;
            num[i]=1;//它的质因子只有一个
            p[i]=i;//它的最小质因子是它自己
        }
        for(int j=1;j<=cnt&&pri[j]*i<=20000000&&pri[j]<=p[i];++j)
        {
            int q=pri[j]*i;
            is[q]=1;
            num[q]=num[i]+(i%pri[j]!=0);//判断是否新增质因子
            p[q]=pri[j];
        }
    }
    int T=read();
    while(T--)
    {
        ans=0;
        c=read();
        d=read();
        k=read();
        for(int i=1;i*i<=k;++i)
            if(k%i==0)
            {
                work(i);
                if(i*i!=k)
                    work(k/i);
            }
        printf("%lld\n",ans);
     } 
    return 0;
}

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