[学习笔记]同余

(本篇并不适合初学者看)

1.定义:

如果a%m=b%m,则称a,b关于m同余,记作:a≡b mod m

2.费马小定理/欧拉定理

费马小定理:若p是质数,对于任何整数a,有a^p = a mod p

欧拉定理:若a,p互质,有a^phi(p) = 1 mod p

欧拉定理的推论:

a^b= a^(b mod phi (p)) mod p

支持了对指数取模。注意,如果预处理的组合数位于指数位置,要对phi(p)取模,而不是p

3.扩展欧几里得算法

裴属定理:存在x,y使得a*x+b*y=gcd(a,b)

证明:

欧几里得算法最后一步:b=0,a=gcd,显然x=1,y=0是一组x,y的解。

然后有:gcd(a,b)=gcd(b,a%b)

所以,a*x'+b*y'=b*x+(a%b)*y=b*x+(a-[a/b]*b)*y=a*y+(x-[a/b]*y)*b

所以,令x'=y,y'=(x-[a/b]*y)就是一组解。

根据数学归纳法,最后有解,然后可以往上构造。

所以,存在x,y

证毕。

也给出了x,y的求法。

扩展欧几里得就是干这个的。EXGCD 扩展欧几里得

4.乘法逆元

如果a,p互质,那么存在一个b,使得a*b=1 mod p

这个b就是a在mod p意义下的乘法逆元。记作a^(-1) mod p

于是,c/a=c*a^(-1) mod p

①求法:

01.扩展欧几里得。a*b+k*p=1。还证明了(a,p)=1才有逆元

10.费马小定理/欧拉定理。a^phi(p)=1 mod p,所以,inv(a)=a^(phi(p)-1) mod p

11.线性预处理逆元(基本没用过)

[p/i]*i+p%i=0 mod p

[p/i]*i=p-p%i mod p

-[p/i]*inv(p%i)*i=1 mod p

所以,inv[i]=(p-[p/i])*inv[p%i] mod p

可以支持除法的处理。

5.线性同余方程

1.ax=b mod p

即:ax+kp=b ,当gcd(a,p)|b时有解。(否则一边提不出来gcd)

扩欧即可。

2.

 许多个方程,中国剩余定理。

CRT&EXCRT 中国剩余定理及其扩展

6.高次同余方程

 a^x=b mod p 求x(一般求最小解,可能无解)

一篇博客:

BSGS&EXBSGS 大手拉小手,大步小步走

如果gcd(a,p)=1,BSGS算法。

可以得到a^phi(p)=1 mod p

那么,x如果有解,最小解一定小于等于phi(p),否则根据a^b=a^(b mod phi(p)) mod p

就循环了。

对于ou=phi(p)分块,每块是根号ou上取整,记为blo。

设x=i*blo+j;(0<=j<blo)(0<=i<=blo)

那么,若a^(i*blo+j)=b mod p

则a^(i*blo)= b * inv(a^j) mod p
我们可以先枚举j,把b*inv(a^j) mod p 放进一个hash表里。

然后枚举i,判断a^(i*blo)在哈希表中有没有出现,

有的话,返回j,i*blo+j即为解。

如果(a,p)!=1呢?

 看博客吧。

总结:

同余这一部分,就解决了很多模意义下的运算。

1.我们可以灵活运用模意义下的加减乘除乘方运算。(除法,乘方mod,要保证互质)

这在快速幂,组合数问题中经常见到。

2.我们可以解线性同余方程(组)。

CRT在EXLUCAS中也有应用

3.高次同余方程入门,BSGS&&EXBSGS

原文地址:https://www.cnblogs.com/Miracevin/p/9721234.html