【SDOI2011】【BZOJ】【P2242】【计算器】【题解】【快速幂+扩展欧几里得+高次同余方程/BSGS】

传送门:http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=2242

文献:

http://blog.csdn.net/nike0good/article/details/9171173

http://blog.csdn.net/acm_cxlove/article/details/7831793

http://blog.csdn.net/nike0good/article/category/1469561

http://blog.csdn.net/a601025382s/article/details/11745787

http://hi.baidu.com/bearjie_leo/item/1de55e45d19bd49b823ae17b

第一问快速幂

第二问扩展欧几里德解线性同余方程 ax=b(mod n)

第三问高次同余方程a^x=b(mod n),Baby Step Giant Step算法::


解高次同余方程a^x=b(mod n) n为质数
设x=i*m+j m=ceil(sqrt(n))
则a^im*a^j=b(mod n)
==>(a^m)^i*a^j=b(mod n)
求a^m模n的乘法逆元v=a^(n-m-1){
乘法逆元:若ax=1(mod n),则称a模n的乘法逆元是x
性质:K/x mod n = K*a mod n (将就着看,不是很科学)
证明v=a^(n-m-1)是乘法逆元:{
由费马小定理得a^(n-1)=1(mod n)
则a^m*a^(n-m-1)=1(mod n)
所以v=a^(n-m-1)
}
}
所以(a^m)^i*a^j=b(mod n)
==>a^j=b*v^i(mod n)
枚举j=0 ->m-1 将a^j mod n存入hash表
枚举i=0 ->m-1 每次计算 b*v^i mod n,若计算过程中发现b*v^i mod n在hash表中出现过,返回i*m+j
这样就解完了复杂度O(sqrt(n))当然这是你hash写得好才行,蒟蒻用map,或者二分判断,复杂度O(sqrt(n)logn)

复杂度O(sqrt(n)log(n))来自快速幂和hash

AC代码:

/*
	ID:zky
	OJ:BZOJ
	Index:2242
	Language:C++ 
*/ 
#include<map>
#include<set>
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
typedef long long lld;
map<lld,lld>hash;
lld t,k;
lld x,y,z,p;
lld power(lld a,lld b,lld n){  
    lld s=1;  
    while(b){  
        if(b&1)  
            s=(s*a)%n;  
        a=(a*a)%n;  
        b=b>>1;  
    }  
    return s;  
}  
void work1(){
	cout<<power(y,z,p)<<endl;
}
lld gcd(lld a,lld b){
	if(!b)return a;
	return gcd(b,a%b);
}
void exgcd(lld a,lld b,lld &x,lld &y){
	if(!b){
		x=1;
		y=0;
		return;
	}
	exgcd(b,a%b,x,y);
	lld t=x;
	x=y;
	y=t-a/b*y;
}
void work2(){
	//yx=z(mod p)
	lld d=gcd(y,p);
	if(z%d){
		cout<<"Orz, I cannot find x!"<<endl;
		return;
	}
	lld r,s;
	exgcd(y,p,r,s);
	r=r*z/d;
	r=(r+p)%p;
	while(r<0)r+=p;
	//while(r<0)r+=p;
	cout<<r<<endl;
}
void work3(){
	y%=p;z%=p;
	//a^x=b(mod n)=>y^x=z(mod p)
	if(!y&&!z){cout<<"1"<<endl;return;}
	if(!y){cout<<"Orz, I cannot find x!"<<endl;return;}
	lld m=ceil(sqrt(p));
	lld v=power(y,p-m-1,p);//a^m*v=1(mod p)p is prime=>v=....
	lld e=1;
	hash[1]=m+1;
	for(lld i=1;i<=m;i++){
		e=(e*y)%p;
		if(!hash[e])hash[e]=i;
	}
	lld ans=-1;
	for(lld i=0;i<m;i++){
		lld j=hash[z];
		if(j){
			if(j==m+1)j=0;
			ans=i*m+j;	
			break;
		}
		z=(z*v)%p;//
	}
	hash.clear(); 
	if(ans==-1)cout<<"Orz, I cannot find x!"<<endl;
	else cout<<ans<<endl;
}
int main(){
	cin>>t>>k;
	while(t--){
		cin>>y>>z>>p;
		if(k==1)work1();
		if(k==2)work2();
		if(k==3)work3();		
	}
	return 0;
}



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