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数论基础总?结?

时间:2019-10-04 23:16:40      阅读:194      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:处理   整数   for   预处理   注意   最小   暴力枚举   ++   欧拉定理   

  • \(gcd\)

    inline int gcd(int a,int b){ return b?gcd(b,a%b):a;}
  • 扩展欧几里得:求\(ax+by=gcd(a,b)\)的一组整数解。

    inline int Exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
    {
      if(!b) {x=1,y=0;return a;}
      int Gcd=Exgcd(b,a%b,y,x);
      y-=a/b*x;return Gcd;
    }
  • 费马小定理:\(a^{p-1}\equiv 1\mod p\)\(p\)为质数)

  • 欧拉定理(\(gcd(a,n)\ne 1\)):(無駄?)
    \[ a^b\equiv \left\{\begin{array}{ll} a^b & b<\varphi(n)\\a^{b\mod\varphi(n)+\varphi(n)} & b\geq \varphi(n)\end{array}\right.\mod n \]

  • 欧拉定理(\(gcd(a,n)=1\)):\(a^{\varphi(n)}\equiv 1\mod n\)(無駄?)

  • 中国剩余定理(孙子定理):\(p_1,p_2,p_3...p_k\)两两互质,求一下方程组的最小整数解
    \[ \left\{\begin{array}{ll}x\equiv a_1\mod p_1\\x\equiv a_2\mod p_2\\...\\x\equiv a_k\mod p_k\end{array}\right. \]
    \(P=\prod p_i\)\(P_i=\frac{P}{p_i}\)\(t_i,P_i\)满足\(t_iP_i\equiv1\mod p_i\)

    所以最小整数解为:\(x=\sum a_iP_it_i \mod P\)

    inline int Exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
    {
      if(!b) {x=1,y=0;return a;}
      int Gcd=Exgcd(b,a%b,y,x);
      y-=a/b*x;return Gcd;
    }
    int main(){
      n=read();
      for(int i=1;i<=n;i++) p[i]=read(),a[i]=read(),P*=p[i];
      for(int i=1;i<=n;i++)
      {
          int Pi=P/p[i],x,y;Exgcd(Pi,p[i],x,y);
          ans=(ans+a[i]*Pi*((x%p[i]+p[i])%p[i]))%P;
      }
      printf("%lld",ans);
    }
  • 扩展中国剩余定理(儿子定理\(p_1,p_2,p_3...p_k\)不一定两两互质,求一下方程组的最小整数解
    \[ \left\{\begin{array}{ll}x\equiv a_1\mod p_1\\x\equiv a_2\mod p_2\\...\\x\equiv a_k\mod p_k\end{array}\right. \]
    考虑两个式子:\(x\equiv a_1 \mod p_1,x\equiv a_2\mod p_2\)合并(这里是完整的推导过程注意不同部分的模数因为其来源可能不同

    可以合并成:\(x\equiv a'\mod m'\)。其中\(a'=p_1[inv(\frac{p_1}{gcd},\frac{p_2}{gcd})\frac{a_2-a_1}{gcd}\%\frac{p_2}{gcd}]+a_1,m'=\frac{p_1p_2}{gcd}\)\(gcd=gcd(p_1,p_2),inv(x,y)\)表示\(x\)在模\(y\)意义下的逆元,\(y\)不一定为质数,所以要用\(Exgcd\)求)

    inline int gcd(int x,int b) {return b?gcd(b,x%b):x;}
    inline int Exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
    {
      if(!b) {x=1,y=0;return a;}
      int Gcd=Exgcd(b,a%b,y,x);
      y-=a/b*x;return Gcd;
    }
    inline int Inv(int a,int b){int x,y;Exgcd(a,b,x,y);return (x%b+b)%b;}
    signed main(){
      int Jud=0;n=read();
      for(int i=1;i<=n;i++) p[i]=read(),a[i]=read();
      for(int i=2;i<=n;i++)
      {
          int Gcd=gcd(p[i],p[i-1]),Now,p1=p[i-1],p2=p[i],a1=a[i-1],a2=a[i];
          Now=Inv(p1/Gcd,p2/Gcd)%(p2/Gcd);
          Now=(Now*(((a2-a1)/Gcd)%(p2/Gcd))%(p2/Gcd)+(p2/Gcd))%(p2/Gcd);
          Now=((Now%(p2*p1/Gcd)*p1%(p2*p1/Gcd))%(p2*p1/Gcd)+(p2*p1/Gcd))%(p2*p1/Gcd);
          Now=(Now%(p2*p1/Gcd)+a1%(p2*p1/Gcd))%(p2*p1/Gcd);
          p[i]=p2*p1/gcd(p2,p1); a[i]=(Now%p[i]+p[i])%p[i];
      }
      print(Jud?-1:a[n]);
    }
  • \(BSGS\):求\(A^x\equiv B\mod C\)\(x\)。(满足\(gcd(A,C)=1\)

    \(m=\sqrt{C}\),令\(x=am+b\),所以有\(A^{am}\equiv A^bB\mod C\),预处理\(A^b\),暴力枚举\(a\)即可。

    int m=sqrt(C)+1,now=1;
    for(int i=0;i<m;i++)mp[(now*B)%C]=i,now=((now%C)*(A%C))%C;
    k=((k%C)*(now%C))%C;
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        if(mp[k]) return ((i%C)*(m%C)-mp[k]+C)%C;
        k=((k%C)*(now%C))%C;
    }
  • 扩展\(BSGS\):求\(A^x\equiv B\mod C\)\(x\)。(不一定满足\(gcd(A,C)=1\)

    \(d=gcd(A,C)\),则我们可以除掉\(d\),原始变为\(\frac{A}{d}A^{x-1}\equiv \frac{B}{d}\mod \frac{C}{d}\),不断检查\(gcd(\frac{z}{d},y)\),一直除到互质为止,最后将减掉的补回来就行了。

    inline int EXBSGS(int A,int B,int C) 
    {
      int cnt=0,d,k=1;
      while((d=gcd(A,C))^1)
      {
          if(B%d) return -1;
          B/=d;C/=d;++cnt;
          k=(k*(A/d))%C;
          if(k==B) return cnt;
      }
      mp.clear();int m=sqrt(C)+1,now=1;
      for(int i=0;i<m;i++) mp[(now*B)%C]=i,now=(now*A)%C;
      k=(k*now)%C;
      for(int i=1;i<=m;i++)
      {
          if(mp[k]) return (cnt+i*m-mp[k]+C)%C;
          k=(k*now)%C;
      }
      return -1;
    }
  • 线性筛:(不多讲,直接上)

    inline void Make_Prime(int T)
    {
        Vis[1]=1;
        for(int i=2;i<=T;i++)
        {
            if(!Vis[i]) Pri[++Cnt]=i;
            for(int j=1;j<=Cnt&&i*Pri[j]<=T;j++)
            {
                Vis[i*Pri[j]]=1;
              if(!(i%Pri[j])) break;
            }
        }
    }
  • \(Miller\) \(Rabin\)

    前置定理:费马小定理,二次探测:若\(a^2\equiv 1\mod p\)\(p\)为质数,则\(a\equiv1\)\(p-1\mod p\)

    假设我们判定\(x\),将其拆为\(x=2^kt\)形式,随即一个\(a\)并求出\(a^t\),然后依次将\(2\)乘上去,用二次探测即可。

    最好我们多测几次\(Miller\) \(Rabin\)

    int Tex[4]={2,3,5,7};
    inline int ksm(int b,int k,int p)
    {
      int a=b; k--;
      while(k)
      {
          if(k&1) a=(a%p*b%p+p)%p;
          b=(b%p*b%p+p)%p;k>>=1;
      }
      return a%p;
    }
    inline bool Miller_Rabin(int x)
    {
      if(x==1) return 0;
      int Now=x-1,k=0;
      while(!(Now&1)) Now>>=1,k++;
      for(int i=0;i<4;i++)
      {
          int a=ksm(Tex[i],Now,x)%x,Nex=a;
          if(x==Tex[i]) return 1;
          for(int j=1;j<=k;j++)
          {
              Nex=(a%x*a%x+x)%x;
              if(Nex==1&&a!=1&&a!=x-1) return 0;
              a=Nex;
          }
          if(a!=1) return 0;
      }
      return 1;
    }
  • \(Lucas\):懒得证明了,记着:\({n \choose m}\%p={n\%p \choose m\%p}*{n/p \choose m/p}\%p\)

    inline int ksm(int b,int k)
    {
      int a=b;k--;
      while(k)
      {
          if(k&1) a=(a%p*b%p)%p;
          b=(b%p*b%p)%p;k>>=1;
      }
      return a%p;
    }
    inline int C(int n,int m)
    {
      if(m>n) return 0;
      return (Fac[n]%p*ksm((Fac[m]%p*Fac[n-m]%p)%p,p-2)%p)%p;
    }
    inline int Lucas(int n,int m)
    {
      if(!m) return 1;
      return (C(n%p,m%p)%p*Lucas(n/p,m/p)%p)%p;
    }

至此,一些常用的数论基础都在这儿了,还有什么后面再补。

数论基础总?结?

标签:处理   整数   for   预处理   注意   最小   暴力枚举   ++   欧拉定理   

原文地址:https://www.cnblogs.com/wo-shi-zhen-de-cai/p/11623355.html

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