Ближній бій#12255

Ближній бій (Розбір)

Автор проблеми:

Tamzid Alahi (Tamzid1) та Хасан Салех (MathModel)

Підготовлено:

Хасан Салех (MathModel)

Редаговано:

Хасан Салех (MathModel)

Рішення

Для кожного індексу визначте ключ класу

K_i=\operatorname{lcm}\big(i,\ \varphi(a_i)\big).

Ми хочемо максимізувати кількість пар з K_i=K_j, при цьому ми можемо застосувати не більше однієї операції a_x\leftarrow a_x+1 для одного .

1) Базовий випадок (без операції). Нехай — частота значення серед \{K_i\}. Кількість дійсних пар дорівнює

\text{pairs}_0=\sum_v \binom{\text{cnt}[v]}{2}.

2) Спробуйте одне збільшення на . Якщо ми збільшуємо a_i, його ключ стає

K_i'=\operatorname{lcm}\big(i,\ \varphi(a_i+1)\big),

в той час як всі інші K_j залишаються незмінними. Внесок пари індексу змінюється з \text{cnt}[K_i]-1 на

\text{cnt}'[K_i']= \begin{cases} \text{cnt}[K_i'] & \text{якщо } K_i'\ne K_i,\\ \text{cnt}[K_i]-1 & \text{якщо } K_i'=K_i, \end{cases}

оскільки ми концептуально видаляємо з \text{cnt}[K_i] спочатку, а потім додаємо його до класу K_i'. Отже, новий загальний результат буде

\text{pairs}_i=\text{pairs}_0-\big(\text{cnt}[K_i]-1\big)+\big(\text{cnt}[K_i']-\mathbf{1}_{K_i'=K_i}\big).

Ми просто беремо

\max\big(\text{pairs}_0,\ \max_i \text{pairs}_i\big).

Обмеження дають a_i\le 10^5, тому a_i+1\le 10^5+1. Попередньо обчисліть для всіх 1\le x\le 100001 один раз, використовуючи лінійний/сито простих чисел.

Складність \mathcal{O}(10^5 \log \log 10^5+\sum n)

import math

M=100001
phi=list(range(M+1))
for p in range(2,M+1):
    if phi[p]==p:
        for x in range(p,M+1,p):
            phi[x]-=phi[x]//p

def lcm(a,b): 
    return a//math.gcd(a,b)*b

for _ in range(int(input())):
    n=int(input())
    a=list(map(int,input().split()))
    K=[lcm(i+1, phi[a[i]]) for i in range(n)]
    from collections import Counter
    cnt=Counter(K)
    base=sum(c*(c-1)//2 for c in cnt.values())
    ans=base
    for i in range(n):
        x=K[i]
        y=lcm(i+1, phi[a[i]+1])
        cx=cnt[x]
        cy=cnt.get(y,0)
        if y==x:
            cur=base 
        else:
            cur=base-(cx-1)+cy
        if cur>ans: ans=cur
    print(ans)