同余与模运算

2019-04-13 14:10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相乘考虑是否会溢出,因此这里要注意用long 型保存中间结果。像这样:· int mul_mod(int a,int b,int n){ a%=n; b%=n; return (int )((long long int)a*b%n ); } 2.大整数取模 先把大整数写成“自左向右”的形式:1234 = ((1*10+2)*10+3)*10+4,然后用前面的加法取模公式 (这里用到递归的理解scanf("%s%d",n,&m); int len =streln(n); int ans=0; for(int i=0;i 3.幂取模 输入正整数a,n,m,输出a^b mod m 的值。a,n,m<10^9. (用分治 复杂度o(log n) ) int pow_mod(int a,int n,int m){ if(n==0) return 1; int x=pow_mod(a,n/2,m); long long int ans =(long long int )x*x%m; if(n%2==1) ans=ans*a%m; return (int )ans; } 4.模线性方程组  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: #include using namespace std; int x,y; void gcd(int a,int b,int& d,int& x,int& y) { if (!b) { d = a; x = 1; y = 0; } else { gcd(b,a%b,d,y,x); y -= x*(a/b); } } int main() { int a,b,x,y,d; cin>>a>>b; gcd(a,b,d,x,y); cout<   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。 5.除法取模(关键求逆元) 逆元:
若,b*b1 % c == 1
则,b1称为b模c的乘法逆元。

在ACM中,许多除法取模都要用到求逆元。
但是,逆元,为什么能给我们带来 ( a/b ) % m == ( a*b1 ) % m?? (当然a/b要整除) 对于正整数,如果有,那么把这个同余方程中的最小正整数解叫做的逆元。 逆元一般用扩展欧几里得算法来求得,如果素数,那么还可以根据费马小定理得到逆元为。(都要求a和m互质)