原文:
https://www.cnblogs.com/ACSeed/archive/2013/01/31/2887248.html
1)求解线性不定方程
ax + by = c
先求出一组解, 然后考虑如何表示通解, 设d = gcd(a, b), 假设c不是d的倍数, 则左边是d的倍数而右边不是, 则方程无解, 所以方程有解当且仅当d | c.
设c = c' * d, 我们先考虑方程 ax + by = d, 这样由扩展gcd便可求出一组解 (x', y'), 则(c'x', c'y')就是原方程的一组解,然后考虑通解:
假设有两组解(x1, y2) , (x2, y2), 有 ax1 + by1 == ax2 + by2 = c, 移项得: a(x1 - x2) == b(y2 - y1), 消去d后有 a'(x1 - x2) == b'(y2 - y1),
此时a' 和 b' 互素, 所以(x1 - x2)一定是b'的倍数, 而(y2 - y1)一定是a'的倍数, 由此可得到通解:
给一组特解(x, y), 通解为(x - kb', y + ka').
2)求解模线性方程
ax = b(mod n)
其实方程等价于 ax - ny = b, 标准模线性方程,但是得考虑剩余系。
算法导论上有两个定理:
定理一:设d = gcd(a, n), 假定对整数x', y', 有d = ax' + ny', 如果d | b, 则方程ax = b(mod)有一个解的值为x0, 满足:、
x0 = x'(b / d)(mod n)
定理二:假设方程ax = b(mod n)有解, x0是方程的任意一个解, 则方程对模n恰有d个不同的解, 分别为: xi = x0 + i * (n / d), 其中 i = 1,2,3......d - 1
有了这两个定理, 解方程就不难了。
1 void linear_mod_equation (int a, int b, int n, int *sol)
2 {
3 int d, x, y;
4 gcd (a, n, d, x, y );
5 if (b % d) d = 0;
6 else
7 {
8 sol [0] = x * ( b / d ) % n ;
9 for (int i = 1; i < d; ++i)
10 sol[i] = (sol[i - 1] + n / d) % n ;
11 }
12 }
如果gcd(a, n) == 1, 则方程有唯一解, 即解为a的逆。
1 ll inv(ll a, ll n)
2 {
3 ll d, x, y;
4 gcd(a, n, d, x, y);
5 return d == 1 ? (x % n + n) % n : -1;
6 }