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EXCRT (扩展中国剩余定理)

时间:2019-07-22 21:00:05      阅读:83      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

对于同余方程组:

?? ≡ ??1  (?????? ??1)

?? ≡ ??2  (?????? ??2)

  …

?? ≡ ????  (?????? ????)

若有 ??1, ??2 … ???? 互质,可以用普通的中国剩余定理求解

但若 ??1, ??2 … ???? 不互质,就需要用到扩展中国剩余定理。

它的原理和普通的中国剩余定理类似,也是通过合并同余方程构造解。

区别就在于,因为??1, ??2… 不互质,所以需要把方程两两合并,

例如合并1、2,就可以得到

?? ≡ ??1  (?????? ??1)

?? ≡ ??2  (?????? ??2)

    ↓

?? ≡ ??‘  ( ?????? (??1??2 / $gcd$(??1, ??2) ) )

以此类推,如果合并了所有方程,得到的??就是最终的解。

那么,这一过程是如何实现的?

证明

通过前两个方程可以得出

∵  $??$ ≡ $??$1 + $??$$y$1

  $??$ ≡ $??$2 + $??$$y$2

∴ $??$1  + $??$$y$1 =  $??$2  + $??$$y$2

  $??$$y$1 - $??$$y$2 = $??$2 - $??$1 

这个式子中,$??$1,$??$2,$??$2 - $??$1 是已知的,且在模??1??2 / $gcd$(??1, ??2)时成立

可以发现,它刚好符合$Ax+By=C$的形式。

和普通的中国剩余定理求逆元时的操作类似,可以用$exgcd$求出$x$,也就是$y$1

(先用$exgcd$求出$Ax+By=gcd(A,B)$,可知要求的$x‘=C/gcd(A.B)*x$,然后将结果+B%B+B变为最小正数

通过方程$??$ ≡ $??$1 + $??$$y$1构造出一个模??1??2 / $gcd$(??1, ??2)下的解$x$,

于是就得到了新方程

$??$ ≡ $??$1 + $??$$y$1 ( ?????? (??1??2 / $gcd$(??1, ??2) ) )

用新的$x$代替$??$1,再将新方程与3合并……以此类推,合并所有方程后构造出的解$x$即为答案。

这部分的代码如下:

 

void excrt() {
    for(int i = 2; i <= n; i++) {
        A = m[1], B = m[i], C = a[i]-a[1];
        C = (C%B+B)%B;
        int g = exgcd(A,B,x,y);
        x = x*(C/g);
        x = (x%B+B)%B;
        a[1] = a[1]+ m[1]*x;
        m[1] = m[1]*(m[i]/g);
        a[1] = (a[1]%m[1]+m[1])%m[1];
    }
}

 

板子题:Luogu P4777 【模板】扩展中国剩余定理(EXCRT)

因为数据可能很大,所以需要用快速乘经常取模,并且先除后乘。

代码如下

 

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#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cmath>
#include<cstring>
#define MogeKo qwq
#define int long long
using namespace std;
const int maxn = 1e6;
int n,x,y,A,B,C;
int m[maxn],a[maxn],ans;

int qmul(int a,int b,int mo){
    int ans = 0,base = a;
    while(b){
        if(b&1) ans = (ans+base) %mo;
        base = (base+base) %mo;
        b >>= 1;
    }
    return ans;
}

int exgcd(int a,int b,int &x,int &y) {
    if(!b) {
        x=1, y=0;
        return a;
    }
    int g = exgcd(b,a%b,x,y);
    int tx = x;
    x = y;
    y = tx-(a/b)*y;
    return g;
}

void excrt() {
    for(int i = 2; i <= n; i++) {
        A = m[1], B = m[i], C = a[i]-a[1];
        C = (C%B+B)%B;
        int g = exgcd(A,B,x,y);
        x = qmul(x,(C/g),B);
        x = (x%B+B)%B;
        a[1] = a[1]+ qmul(m[1],x,m[1]*(m[i]/g));
        m[1] = m[1]*(m[i]/g);
        a[1] = (a[1]%m[1]+m[1])%m[1];
    }
}

main() {
    scanf("%lld",&n);
    for(int i = 1; i <= n; i++)
        scanf("%lld%lld",&m[i],&a[i]);
    excrt();
    printf("%lld",a[1]);
}
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EXCRT (扩展中国剩余定理)

原文:https://www.cnblogs.com/mogeko/p/11226369.html

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