乘法逆元小结

2019-04-13 15:22发布

在求解除法取模问题(a/b)%m时,我们可以转化为(a%(bm))/b
但是如果b很大,则会出现爆精度问题,所以我们避免使用除法直接计算。
可以使用逆元将除法转换为乘法:
假设b存在乘法逆元,即与m互质(充要条件)。设c是b的逆元,即bc1(modm),那么有a/b=(a/b)1=(a/b)bc=ac(modm)
即,除以一个数取模等于乘以这个数的逆元取模。
  1. 逆元求解一般利用扩欧。
  2. m为质数的时候直接使用费马小定理,m非质数使用欧拉函数。
  3. m为质数的时候,神奇的线性方法。

扩展欧几里得算法:

要求a,m互素。存在唯一解。
之前总结过扩展欧几里得算法

代码:

int extgcd(int a, int b, int& x, int& y) { int d = a; if(b != 0){ d = extgcd(b, a % b, y, x); y -= (a / b) * x; }else { x = 1; y = 0; } return d; } int mod_inverse(int a, int m) { int x, y; extgcd(a, m, x, y); return (m + x % m) % m; }

费马小定理:

p是素数的情况下,对任意整数x都有xpx(mod)p
如果x无法被p整除,则有xp11(modp)
可以在p为素数的情况下求出一个数的逆元,xxp21(modp)xp2即为逆元。

代码:

利用快速幂求出逆元。

欧拉函数:

ϕ(m)表示小于等于m且与m互素的正整数的个数。
如果xm互质,则有xϕ(m)1(modm),即x×xϕ(m)11(modm)xϕ(m)1即为x的逆元。
m为质数的情况下,ϕ(m)=m1,即为费马小定理。

代码:

关键是求出欧拉函数的值。
利用欧拉函数的积性性质
对于任意整数n,可以将它分解n=pk11pk22pk33...pkmm,其中pi为质数。 其中ϕ(n)=ϕ(p1k1)ϕ(pk22)...ϕ(pkmm) 最后转化为ϕ(n)=n(pi1)/pi
对给定n进行整数分解。时间复杂度O(n