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정수 그래프

시간 제한1초메모리 제한512 MB

요약
n개의 정수가 주어질 때, 각 수를 최소 소인수로 나눈 값과 연결한 그래프에서 한 값을 제거했을 때 남는 쌍별 최단 경로 거리 합의 최솟값을 구한다.
난이도

어려움10점 중 9점

유형
정수론, 그래프, 최단 경로, 수학
정답자
아직 제출이 없습니다

문제

Alice와 Bob은 "정수 그래프"를 이용한 놀이를 즐긴다.

"정수 그래프"는 노드와 간선의 수가 무한한 방향성이 없는 그래프이고, 다음과 같이 정의한다.

  • 노드: 모든 양의 정수 zz에 대응되는 고유한 노드가 존재한다. 따라서 임의의 노드는 해당 노드의 정수로 나타낼 수 있다.

  • 간선: 어떤 노드 xx와 yy가 아래 조건 중 하나를 충족하면 둘 사이에 간선이 존재한다.

    1. x>yx > y 라면: xx의 11이 아닌 약수 중 가장 작은 수가 dd일 때, x/d=yx/d = y라면 두 노드 사이에 간선이 존재한다. 해당 간선의 길이는 dd이다.
    2. x<yx < y 라면: yy의 11이 아닌 약수 중 가장 작은 수가 dd일 때, y/d=xy/d = x라면 두 노드 사이에 간선이 존재한다. 해당 간선의 길이는 dd이다.
  • 일반적인 그래프와 마찬가지로 최단 경로를 정의하며, dist(x,y)dist(x, y)는 두 노드 xx, yy 사이의 최단 경로의 길이를 나타낸다. 이때 길이는 해당 최단 경로에 속한 간선의 길이의 총합이다.

예를 들어, 아래 그림은 "정수 그래프"의 일부를 보여 준다. 가령 노드 1010과 2020 사이에는 길이 22인 간선이 존재하고, 노드 2525와 55 사이에는 길이 55인 간선이 존재한다.

두 아이는 정수 그래프를 이용해서 아래와 같은 놀이를 하기로 했다:

  • 먼저 Alice가 nn개의 양의 정수 v1,v2,…,vnv_1, v_2, \dots, v_n를 고른다 (같은 정수를 여러 번 고를 수도 있다). 그리고 DD를 다음과 같이 정의한다: (D = \sum_{1 \le i < j \le n} dist(v_i, v_j)) 즉, D값은 Alice가 고른 정수들 각 쌍에 대하여 그에 해당하는 두 노드 사이의 최단 경로 길이의 총합이다.
  • 다음으로, Bob이 nn개의 정수 중 하나를 빼고, 나머지 n−1n-1개의 정수에 대하여 마찬가지로 DD값을 새로 계산한다. 즉, 11이상 nn이하의 정수 중 kk번째 정수를 빼고, 새로 계산할 DD값을 E(k)E(k)라고 한다면: ( E(k) = \sum_{1 \le i < j \le n, i \ne k, j \ne k} dist(v_i, v_j) )가 된다. 이때 Bob은 E(k)E(k)값이 최소가 되도록 하고 싶다.

예를 들어 Alice가 v1=10v_1 = 10, v2=15v_2 = 15, v3=25v_3 = 25를 골랐을 경우를 살펴보자.

  • dist(v1,v2)=5dist(v_1, v_2) = 5, dist(v2,v3)=8dist(v_2, v_3) = 8, dist(v3,v1)=7dist(v_3, v_1) = 7이 되어 D=5+8+7=20D = 5+8+7 = 20이다.
  • Bob이 v1v_1을 제거하면 v2,v3v_2, v_3만 남게 되어 E(1)=8E(1) = 8이다.
  • Bob이 v2v_2을 제거하면 v1,v3v_1, v_3만 남게 되어 E(2)=7E(2) = 7이다.
  • Bob이 v3v_3을 제거하면 v1,v2v_1, v_2만 남게 되어 E(3)=5E(3) = 5이다.

입력으로 Alice가 선택한 nn개의 정수가 주어졌을 때, Bob이 달성할 수 있는 E(k)E(k)의 최솟값을 구해보자.

입력

첫 줄에 테스트 케이스의 수 TT가 주어진다.

각 테스트 케이스의 입력은 두 줄에 걸쳐 주어진다. 첫 줄에 nn이 주어지고 둘째 줄에 Alice가 고른 nn개의 정수 v1,v2,…,vnv_1, v_2, \dots, v_n이 공백으로 구분되어 주어진다.

출력

각 테스트 케이스의 정답을 각 줄에 출력한다.

예제1

  1. 예제 1

    입력
    6
    3
    10 15 25
    4
    24 36 20 30
    6
    10 20 30 30 20 10
    4
    12 18 24 36
    8
    10 10 20 20 20 30 30 30
    4
    1 1 1 2
    
    예상 출력
    5
    46
    40
    22
    94
    0