中国剩余定理也称孙子定理,是中国古代求解一次同余式组(见同余)的方法。是数论中一个重要定理。
这玩意在luogu居然有模板题:
[TJOI2009]猜数字
先来看一个问题:
在《孙子算经》中有这样一个问题:“今有物不知其数,三三数之剩二(除以3余2),五五数之剩三(除以5余3),七七数之剩二(除以7余2),问物几何?”
熟悉吗小学数学学过吗
这样的问题是基本的中国剩余定理的运用,解题过程有三步:
- 找出三个数:从\(3\)和\(5\)的公倍数中找出被\(7\)除余\(1\)的最小数\(15\),从\(3\)和\(7\)的公倍数中找出被\(5\)除余\(1\)的最小数\(21\),最后从\(5\)和\(7\)的公倍数中找出除\(3\)余\(1\)的最小数\(70\)。
- 用\(15\)乘以\(2\)(\(2\)为最终结果除以\(7\)的余数),用\(21\)乘以\(3\)(\(3\)为最终结果除以\(5\)的余数),同理,用\(70\)乘以\(2\)(\(2\)为最终结果除以\(3\)的余数),然后把三个乘积相加\(15∗2+21∗3+70∗2\)得到和\(233\)。
- 用\(233\)除以\(3,5,7\)三个数的最小公倍数\(105\),得到余数\(23\),即\(233%105=23\)。这个余数23就是符合条件的最小数。
不得不佩服古人的智慧
然后看回题目(链接在开头)
\[ \begin{cases} (n-a_1)|b_1\\ (n-a_2)|b_2\\ ...\\ (n-a_k)|b_k \end{cases}\\ \]
变形成同余方程组之后:
\[ \begin{cases} (n-a_1≡0)\pmod {b_1}\\ (n-a_2≡0)\pmod {b_2}\\ ...\\ (n-a_k≡0)\pmod {b_k}\\ \end{cases} \]
很明显的,
如果\(a≡b\pmod{m}\),则\(a+c≡b+c\pmod{m}\)成立。
这个不难理解,稍微理解一下就可以了。
然后把上面同余方程组变形一下:
\[ \begin{cases}\\ n\equiv a_1(\mod b_1)\quad \\ n\equiv a_2(\mod b_2)\quad \\ ...\quad \\ n\equiv a_k(\mod b_k)\quad \\ \end{cases}\\ \]
然后到这里就是中国剩余定理的裸题了。但是需要注意的是因为题目问题,我们需要对每一个\(a_i\)作这样的操作:
$
a[i]=(a[i]\mod b[i]+b[i])modb[i];
$
然后还需要注意的就是,这道题目因为数据良(bian)心(tai),所以还需要用快速乘来防止爆long long的情况。
代码:
#include
#define ll long long
using namespace std;
ll a[110],b[110];
ll k;
inline int read()
{
int x=0,f=1;
char ch=getchar();
while(ch<'0'||ch>'9'){
if(ch=='-')
f=-1;
ch=getchar();
}
while(ch>='0'&&ch<='9'){
x=(x<<1)+(x<<3)+(ch^48);
ch=getchar();
}
return x*f;
}
inline ll qmul(ll a, ll b, ll m)
{
ll res=0;
while(b>0)
{
if(b&1)res=(res+a)%m;
a=(a+a)%m;
b>>=1;
}
return res;
}
inline void exgcd(ll a,ll b,ll &x,ll &y)
{
if(b==0)
{
x=1,y=0;
return;
}
exgcd(b,a%b,x,y);
int tmp=x;
x=y,y=tmp-a/b*y;
return;
}
ll China()
{
ll ans=0,lcm=1;
for(ll i=1;i<=k;i++)
lcm*=b[i];
ll x,y;
for(ll i=1;i<=k;i++)
{
ll p=lcm/b[i];
exgcd(p,b[i],x,y);
x=(x%b[i]+b[i])%b[i];
ans=(ans+qmul(qmul(p,x,lcm),a[i],lcm))%lcm;
}
return (ans+lcm)%lcm;
}
int main()
{
cin>>k;
for(int i=1;i<=k;i++)
a[i]=read();
for(int i=1;i<=k;i++)
b[i]=read(),a[i]=(a[i]%b[i]+b[i])%b[i];
cout<
ov.