快速乘、快速模乘

参考链接:
相乘取模(快速模)
快速乘 + 快速幂 + 取模

  我们需要解决的问题是计算出a * b mod p
  按照普通的算法,只需一行即可。但有的时候a与b的规模很大,达到1018,相乘就会溢出。而结果往往只要求取模。那么我们便需要相乘取模。
  参考快速幂的想法,我们同样可以把b拆为一个二进制数。
  首先我们可以将指数b转换为一个二进制数。
  例如b=9,对应的二进制数为1001。那么我们可以得到
9 = 1 ∗ 2 3 + 0 ∗ 2 2 + 0 ∗ 2 1 + 1 ∗ 2 0 9=1*2^3+0*2^2+0*2^1+1*2^0 9=123+022+021+120
  那么便可以得出性质1:
a ∗ 9 = a ∗ ( 2 3 + 2 0 ) a*9=a*(2^3+2^0) a9=a(23+20)
  根据这个性质我们便可以做快速乘和快速模乘了。
  对于快速乘来说。
  我们用ans记录当前的答案,用b & 1判断当前位为1,还是为0。
  根据性质1我们可以知道,如果当前我们推到的二进制数的位数上是1(例如9转换为二进制数后的第0位和第3位),那么ans = ans + a * 2,否则ans不用更新。
  而无论ans是否更新,ab都需要继续判断下一步(即需要更新)。
  其中,b需要判断高一位是否为1(即右移一位),a需要往前进一位(即左移一位,20->21)。

//快速乘法:计算a*b
public static int qmul_num(int a, int b) {
    int ans = 0;
    while (b != 0) {
        if ((b & 1) != 0) {
            ans += a;
        }
        b >>= 1;
        a <<= 1;
    }
    return ans;
}

  快速模乘就是比快速乘多了取模这一步。

//快速乘法 + 取模 
public static int qmul_mod(int a, int b, int mod) {
    int ans = 0;
    while (b != 0) {
        if (((b %= mod) & 1) != 0) {
            ans += a %= mod;
        }
        b >>= 1;
        a <<= 1;
    }
    return ans % mod;
}

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