Description

給你 $N$ 個數字,對於每個數字你可以進行至多一次操作:將 $a_i$ 除以一個他小於等於 $k$ 的因數。

每個數字 $a_i$ 有各自的 $e_i$ 代表若對他採取操作會需要增加的費用。

總花費 = 操作次數 $\cdot$ 費用和,而你的目標是在最小花費下讓所有數字的 GCD 變成 $1$

輸出達成目標的最小總花費,無法達成的話輸出 $-1$。

($N \leq 10^6$ 、 $a_i, k \leq 10^{12}$ 、 $e_i \leq 10^9$)

題目連結

Solution

題目看起來很 dp,只是狀態感覺頗難列,複雜度也非常差,因此還要再多一些觀察。

首先我們先找到一開始的 GCD,若為 $0$ 則直接輸出答案,否則對他做質因數分解,假設其有 $m$ 個質因數,由於 GCD $\leq 10^{12}$,$m$ 至多為 $11$。

第一個觀察:若目標是可以達成的,我們最差只需要對 $m$ 個質因數各自進行操作就能達成目標。

由於 $m$ 至多為 $11$,可能就會聯想到用 bitmask(?)

的確,「讓 GCD 不包含 mask 之質因數的最小花費」可以作為其中一維狀態,而想到這邊的同時應該也會發現還有一維必須是操作次數。

我們讓 mask 代表對 $a_i$ 進行一次操作可以拔掉的質因數:

$$dp[i][j] = dp[i - mask][j-1] + cost[a_i]$$

透過預處理我們可以對於每個 mask 先找到 $e_i$ 前 $m$ 小的 $a_i$,並用其來進行 dp 狀態轉移。

預處理複雜度 $O(N \cdot 2^m \cdot m)$,dp複雜度 $O(3^m \cdot m^2)$,因此目前複雜度為 $O(N \cdot 2^m \cdot m + 3^m \cdot m^2)$,TLE。

第二個觀察:我們不用在乎那些沒有出現在 GCD 裡的質數,可以直接將他從 $a_i$ 除掉。

這麽做以後會發現出現非常多重複的數字,根據前面的觀察,對於每種重複的數字我們只需要取出 $e_i$ 最小的前 $m$ 個就好。

估計或感覺一下,就會猜 $N$ 應該變小很多,確切來說,現在只會剩下至多 $M = 12000$ 個數字。

複雜度變為 $O(M \cdot 2^m \cdot m + 3^m \cdot m^2) \approx 10^8$,成功 AC。