关于同余与模运算的总结

2019-04-13 12:12发布

<1>    123456789*987654321 = () A: 121932631112635266                                       B: 121932621112635267 C: 121932631112635268                                       D: 121932631112635269   解答: 利用公式(ab)mod n  = (a mod n)(b mod n)mod n,可以得到         123456789 X 987654321 mod 10 = (123456789 % 10) X (987654321%10) %10 = 9          在这里我们介绍以下三个公式:           (a+b)mod n =  ((a mod n)+ (b mod n))mod n;           (a-b) mod n = ((a mod n )- (b mod n)+n)mod n;           ab mod n = (a mod n) (b mod n) mod n           注意,在减法中,由于a mod n 可能小于b mod n,需要在结果上加上n,而在乘法中,需要注意a mod n 和 b mod n相乘是否会溢出,因此这里要注意用long 型保存中间结果。像这样:  <2>大整数取模(sicily 1020)                这里要利用到公式:(a+b) mod (n) = (a mod n) + (b mod n) mod (n);        把大整数写成自左向右的形式:1234 = ((1*10+2)*10+3)*10+4,然后利用前面这个公式,每步取模,算法如下     <3> 幂取模(sicily 1294)     这也是用到了同余的性质:xy mod c = (x  mod c)* (y mod c) mod c      算法如下:         <4>模线性方程      题意:输入正整数a,b,n,解方程ax ≡ b (mod n) a,b,n<=109  。     解答:        a ≡  b(mod n)的意思是说“a 和 b关于模n 同余 ”,即a mod n = b mod n。而a ≡ b mod n 的充要条件是: (a-b) 是n 的整数倍。 这样,这个问题就变成了ax-b是n的正整数倍。设这个"倍数"是y,则ax - b = ny,即ax - ny= b,因此,这个就回到了解不定方程的问题。        比如给定方程ax +by +c = 0,求出满足这个方程的整数解(x,y).这里,我们首先来学习扩展欧几里德算法——找出一对整数(x,y),使得ax+by = gcd(a,b),这里的x,y不一定是整数,也可能是负数或者0,例如gcd(6,15) = 3,6*3 - 15*1 = 3,其中x = 3,y=-1;这个方程还有其他解,比如x = -2,y = 1;以下是一个扩展欧几里德算法的程序:             可以证明:设a,b,c为任意整数。若方程ax+by = c 的一组整数解为x0,y0则它的任意整数解都可以写成(x0+kb',y0+ka'), 其中a' =a/gcd(a,b),b' = b/gcd(a,b),k为任意整数。          假设对于ax - ny= b,其中a = 6,n = -15,b = 9,即6x+15y = 9,根据欧几里德算法,我们得到6X(-2)+15X1 = 3,两边同时乘以3,即可得到6X(-6)+15X3 = 9,即x = -6,y = 3是6x+15y = 9的一组解。         最后,还有这样一个结论:设a,b,c为任意整数,g = gcd(a,b),方程ax+by = g的一组解是(x0,y0),则当c是g的倍数时,ax+by=c的一组解是(x0c/g,y0c/g);当c不是g的倍数时无整数解。                                                                                                                                 ——参考文献:《算法竞赛入门经典》,刘汝佳