题目不难,设计到的知识点也不多。具体为扩展欧几里德定理求解模线性方程。题意为给定一个循环:
for (variable = A; variable != B; variable += C)
statement;
A、B、C为K bit无符号数(即0<=A、B、C<2^k)。要我们判段该循环内的statement可以执行多少次,若为死循环。则输出FOREVER。
若不为死循环。且假定可以循环X次。则可以推出: (A+X*C)%(2^K)=B也即X*C=(B-A)%(2^K)。此式子为模线性方程。若方程有解则求出该方程的最小整数。否则说明为死循环,输出FOREVER。那么关键点就是求解模线性方程了。
令a=C;
b=B-A;
n=2^K;
模线性方程如下:ax=b(mod)n;
下面介绍利用扩展欧几里德算法求解ax=b(mod)n即方程:ax+ny=b;
首先:ax=b(mod)n;若有解则说明GCD(a,n)|b,即b%GCD(a,n)==0.解个数为GCD(a,n),否则无解。若存在解,则令d=GCD(a,n),利用扩展欧几里德算法求解ax+ny=d的一个解x0,y0.
满足ax0+ny0=d, 两边同时乘以b/d,则为a*b/d*x0+n*b/d*y0=b; 则模线性方程ax=b(mod)n的最小解为:x0'=x=(b/d)*x0,y0'=(b/d)*y0。d个解如下:
xi= x0'+ i* (n/ d ){i= 0... d-1}。
设ans=x0‘*(b/d),s=n/d;
方程ax≡b (mod n)的最小整数解为:(ans%s+s)%s;
那么关键点就是扩展欧几里德算法的编写了:下面是其递归模板(理解为主),在我的博客中有介绍:
01.int exgcd(int a,int b,int &x,int &y){
02. if(b==0){
03. x=1;
04. y=0;
05. return a;
06. }
07. int r=exgcd(b,a%b,x,y);
08. int t=y;
09. y=x-(a/b)*y;
10. x=t;
11. return r;
12.}
如下为其非递归形式:
01.int exgcd(int a,int b,int &x,int &y){
02. if(b==0){
03. x=1;
04. y=0;
05. return a;
06. }
07. int q,r;
08. int x1=0,y1=1;
09. int x2=1,y2=0;
10. while(b>0){
11. q=a/b;
12. r=a-q*b;
13. x=x2-q*x1;
14. y=y2-q*y1;
15. a=b;
16. b=r;
17. x2=x1;
18. x1=x;
19. y2=y1;
20. y1=y;
21. }
22. x=x2,y=y2;
23. return a;
24.}
还需要注意的就是再求最小整数解时。由于最小解可能小于0,故要对其先求模,然后再取模。另外表示2^k,若为int,则直接为1<#include
#include
__int64 A,B,C;
int k;
__int64 exgcd(__int64 a,__int64 b,__int64 &x,__int64 &y){ // 扩展欧几里德算法求解方程ax+ny=b的最小解x0,y0
if(b==0){
x=1,y=0;
return a;
}
__int64 rs=exgcd(b,a%b,x,y);
__int64 temp=x;
x=y;
y=temp-a/b*y;
return rs;
}
int main(){
while(scanf("%I64d%I64d%I64d%d",&A,&B,&C,&k)){
if(A==0 && B==0 && C==0 && k==0)
break;
__int64 n=(__int64)1<