求一个很大的数的欧拉函数

求一个很大的数的欧拉函数_第1张图片

本来挺简单的,可是n太大了,用欧拉线性筛都不行啊!这可咋办呢?
P为N的质因数
Phi(N)=N*(1-(1-1/p1)) * (1-(1-1/p2))… * (1-(1-1/pn)).
然后呢?这么大的数让我分解个毛线!
分解大的数需要用Pollard-rho整数分解
实现方法:生成两个整数a和b,计算p=gcd(a-b,n),直到p不为1或者a,b出现循环为止,若p=n,则p为质数,否则p为n的一个约数。选取一个小的随机数x1,迭代生成xi=xi-1 ^2+k,一般取k=1,若序列出现循环则退出。计算p=gcd(xi-1 - xi,n),若p=1,返回上一步,直到p>1为止。若p=n,则n为素数,否则p为n的一个约数并递归分解p和n/p.
我的理解:随机生成n的因数
很大的数怎么判断是不是质数啊!
用Miller-Rabin!
费马小定理:对于素数p和任意整数a,有ap ≡ a(mod p)(同余)。反过来,满足ap ≡ a(mod p),p也几乎一定是素数。

  伪素数:如果n是一个正整数,如果存在和n互素的正整数a满足 an-1 ≡ 1(mod n),我们说n是基于a的伪素数。如果一个数是伪素数,那么它几乎肯定是素数。

  Miller-Rabin测试:不断选取不超过n-1的基b(s次),计算是否每次都有bn-1 ≡ 1(mod n),若每次都成立则n是素数,否则为合数.
  注意,MIller-Rabin测试是概率型的,不是确定型的,不过由于多次运行后出错的概率非常小,所以实际应用还是可行的。(一次Miller-Rabin测试其成功的概率为3/4)
下面还有一个定理,能提高Miller测试的效率:

二次探测定理:

  如果p是奇素数,则 x2 ≡ 1(mod p)的解为 x = 1 || x = p - 1(mod p);
注意啦:我们在进行素数测试时,mod可能很大,所以要化乘为加(类似于快速幂算法)。

#include 
#include 
#include 
#include 
#define ll long long
using namespace std;
ll prime[99999],cnt;
ll gcd(ll a,ll b)
{
    if(!b) return a;
    return gcd(b,a%b);
}
ll mul(ll x,ll y,ll mod)//快速加
{
    ll ans=0;
    while(y)
    {
        if(y%(1ll*2)) ans=(ans+x%mod)%mod;
        y/=(1ll*2);
        x=(x%mod+x%mod)%mod;
    } 
    return ans;
}
ll fast_pow(ll x,ll y,ll m)//快速幂
{  
    ll ans=1;  
    x%=m;  
    while(y)  
    {  
        if(y%2)  
          ans=mul(ans, x, m);  
        y/=2;  
        x=mul(x, x, m);  
    }  
    return ans;  
}  
bool MR(ll n)  
{  
    if(n == 2) return 1;  
    if(n < 2 || !(n & 1)) return 0;  
    ll m=n-1;  
    ll k=0;  
    while((k&1)==0)  
    {  
        k++;  
        m/=2;  
    }  
    for(int i=0; i<12; i++)  
    {  
        ll a=rand()%(n - 1)+1;  
        ll x=fast_pow(a, m, n);  
        ll y=0;  
        for(int j=0; jif(y==1&&x!=1&&x!=n-1) return 0;  
            x = y;  
        }  
        if(y!=1) return 0;  
    }  
    return 1;  
}  
ll rho(ll n,ll c)//找因子
{
    ll i=1,k=2;
    ll x=rand()%(n-1)+1;
    ll y=x;
    while(1)
    {
        i++;
        x=(mul(x,x,n)+c)%n;
        ll d=gcd(((y-x)+n)%n,n)%n;
        if(d>1&&dreturn d;
        if(y==x) return n;
        if(i==k)//一个优化,我TM也不知道为啥
        {
            y=x;
            k<<=1;
        }
    }
} 
void find(ll n,ll c)//分解的递归过程
{
    if(n==1) return;
    if(MR(n))
    {
        prime[++cnt]=n;
        return;
    }
    ll p=n;
    ll k=c;
    while(p>=n) p=rho(n,c--);
    find(n/p,c);
    find(p,c);
}
int main()
{
    ll n;
    scanf("%lld",&n);
    find(n,120);
    sort(prime+1,prime+cnt+1);
    ll t=unique(prime+1,prime+cnt+1)-prime-1;//去重函数,不要忘了去了重复的质数啊

    /* for(int i=1;i<=t;i++)
     printf("%lld ",prime[i]);*/
     double ans=n;
     for(int i=1;i<=t;i++)
      ans*=(1.0-(1.0/(double)prime[i]));
     printf("%lld",(ll) ans);
}

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