题意: 求满足a^x=b(mod n)的最小的整数x。
分析: 很多地方写到n是素数的时候可以用 Baby step,Giant step, 其实研究过 Baby step,Giant step算法以后,你会发现 它能解决 “ n与a互质”的情况,而并不是单纯的n是素数的情况。如果a与n不是互质的,那么我们需要处理一下原方程,让a与n互质,然后再用 Baby step,Giant step解出x即可 。
Baby step,Giant step算法思想: 对于a与n互质,那么则有a^phi(n)=1(mod n), 对于n是素数phi(n) == n-1, 否则phi(n) < n-1, 所以x的取值只要在0----n-2之中取就可以了。
当n很小时,可以直接枚举,但当n很大时,肯定会超时,Baby step,Giant step就是用了一种O(sqrt(n)*log(n))的方法枚举了所有的0-----n-2。令m = sqrt(n);
我们可以预处理出a^0,a^1,.........a^m,都放入哈希表中, 然后 (a^m)^i+v(哈希表里的其中一个值)就一定是解,每次枚举i(0-----m-1),计算出v,判断v是否出现在哈希表中,如果有就是解。 对于m为什么取sqrt(n)是为了复杂度的平衡,这一点是跟分块算法很相似的。
对于a与n不互质的情况分析: 令 t = gcd(a,n),那么a与n都约去t,当然b也要约去t(不能约去就无解),约去一个t以后方程就变为 aa*a^(x-1) = bb(mod nn), (其中 aa = a/t bb = b/t nn = n/t) , 这里nn还可能与a不互质,那么我们一直拿出一个新的a对(a, bb, nn)约去t,直到a与nnn....(nnn...表示约去若干次t以后的n)互质。以下用(用三个字母表示约去若干次后,如bbb) 则 结果为aa^ c*a^(x-c) = bbb(mod nnn), 我们让等式左右分别乘以aa^c关于nnn的逆元 变为 a^(x-c) = w (mod nnn) , w = bbb *(aa^c)^(-1) 。 a^x = w (mod n)可以用 bbb *(aa^c)^(-1)Baby step,Giant step直接求出,如果有解那把未知数+c。
具体看代码中的cal函数。
注意: 在以上过程中x有可能<c,所以我们必须每约去一个t就要特判一下当前情况aa 与 bb就说明当前c是解。
上面是完全复制别人的博客,接下来的代码是我自己结合理解写的,感觉写得不错
typedef long long ll; #define maxn 100000+5 struct poi { int id; ll val; friend bool operator < (const poi& A,const poi& B) { return A.val!=B.val?A.val<B.val:A.id<B.id; } }dat[maxn]; ll exgcd(ll a,ll b,ll& x,ll& y) { if(b==0) { x=1; y=0; return a; } ll t=exgcd(b,a%b,y,x); y-=a/b*x; return t; } ll inv(ll a,ll n) { ll x,y; ll d=exgcd(a,n,x,y); if(d!=1)return -1; return (x%n+n)%n; } int bise(int l,int r,ll k) { while(l<=r) { int m=(l+r)>>1; if(dat[m].val==k)return dat[m].id; else if(dat[m].val<k)l=m+1; else r=m-1; } return -1; } ll qlow(ll a,ll n,ll m) { ll ans=1; while(n) { if(n&1)ans=ans*a%m; a=a*a%m; n>>=1; } return ans; } int BSGS(ll k,ll n,ll p) { ll t; for(int i=0,t=1;i<100;i++,t=t*k%p) if(t==n) return i; ll v=1; int d=0; while((t=__gcd(k,p))!=1) { if(n%t)return -1; d++; p/=t; n/=t; v=k/t*v%p; } ll m=(ll)ceil(sqrt(p)); for(int i=0,t=1;i<m;i++,t=t*k%p) { dat[i].id=i; dat[i].val=t; } sort(dat,dat+m); int cnt=1; for(int i=1;i<m;i++) if(dat[i].val!=dat[cnt-1].val) dat[cnt++]=dat[i]; ll km=inv(k,p); km=qlow(km,m,p); n=n*inv(v,p)%p; for(int i=0;i<m;i++,n=n*km%p) { int pos=bise(0,cnt-1,n); if(pos>=0)return i*m+pos+d; } return -1; }