hdu 3240 卡特兰数+质因数分解+扩展欧几里得求乘法逆元

#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
#define ll __int64
const int N=30005;
ll prime[N];
int num[N],np;
void exgcd(ll a,ll b,ll &x,ll &y)//扩展欧几里得求乘法逆元 ax+by=1 ax=(1-by) ax==1-by(mod b) 故x为a关于b的乘法逆元
{
    if(b==0){
        x=1; y=0;
        return ;
    }
    exgcd(b,a%b,x,y);
    ll t=x;
    x=y;
    y=t-a/b*y;
}
void cal1(ll &ans,ll tp,ll &m)//记录4*i-2与m共有的质因子,这里是为了能和下面cal2的运行打基础
{
    for(int i=0;i<np&&prime[i]<=tp;i++)
    {
        if(tp%prime[i]==0)
        {
            while(tp%prime[i]==0)
            {
                num[i]++;
                tp/=prime[i];
            }
        }
    }
    ans=(ans*tp)%m;//除去公共的部分之后直接相乘就好了
}
void cal2(ll &ans,ll tp,ll &m)//求i+1与m共同的质因数 这里这么麻烦就是因为4*i-2 i+1和m未必互质

{//不互质就没有乘法逆元,没有乘法逆元的话,因为除法是不满足同余的
    ll x,y;
    for(int i=0;i<np&&prime[i]<=tp;i++)
    {
        if(tp%prime[i]==0)
        {
            while(tp%prime[i]==0)
            {
                num[i]--;
                tp/=prime[i];
            }
        }
    }
    exgcd(tp,m,x,y);//tp和m互质了现在,求出tp对于m的乘法逆元
    ans=(ans*((x%m+m)%m))%m;
}
int main()
{
    ll n,m;
    while(scanf("%I64d%I64d",&n,&m),n||m)
    {
        ll tp=m;np=0;
        for(ll i=2;i*i<=tp;i++)
        {
            if(tp%i==0)
            {
                prime[np++]=i;
                while(tp%i==0) tp/=i;
            }
        }
        if(tp>1)
        prime[np++]=tp;
        memset(num,0,sizeof(num));
        ll ans=1,res=1,tmp;
        for(ll i=2;i<=n;i++)
        {
            cal1(ans,4*i-2,m);
            ans=(ans*(4*i-2))%m;
            cal2(ans,i+1,m);
            tmp=ans;
            for(int k=0;k<np;k++)//上面的4*i-2 i+1 和m共有的质因子都被记录在了num中
            {//上面的cal运算算出来的就相当于是 设之前的质因子之积为p 相当于ans*(4*i-2)/(i+1)和m都缩减了p倍 为了能够求乘法逆元
                if(num[k])//然后在这里把缩小了p倍的答案还原出来 就是真实的答案
                {
                    for(int p=0;p<num[k];p++)
                        tmp=(tmp*prime[k])%m;
                }
            }
            res=(res+tmp)%m;
        }
        printf("%I64d\n",res);
    }
    return 0;
}

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