bzoj P3884 上帝与集合的正确用法

Description

 
根据一些书上的记载,上帝的一次失败的创世经历是这样的:
第一天, 上帝创造了一个世界的基本元素,称做“元”。
第二天, 上帝创造了一个新的元素,称作“α”。“α”被定义为“元”构成的集合。容易发现,一共有两种不同的“α”。
第三天, 上帝又创造了一个新的元素,称作“β”。“β”被定义为“α”构成的集合。容易发现,一共有四种不同的“β”。
第四天, 上帝创造了新的元素“γ”,“γ”被定义为“β”的集合。显然,一共会有16种不同的“γ”。
如果按照这样下去,上帝创造的第四种元素将会有65536种,第五种元素将会有2^65536种。这将会是一个天文数字。
然而,上帝并没有预料到元素种类数的增长是如此的迅速。他想要让世界的元素丰富起来,因此,日复一日,年复一年,他重复地创造着新的元素……
然而不久,当上帝创造出最后一种元素“θ”时,他发现这世界的元素实在是太多了,以致于世界的容量不足,无法承受。因此在这一天,上帝毁灭了世界。
至今,上帝仍记得那次失败的创世经历,现在他想问问你,他最后一次创造的元素“θ”一共有多少种?
上帝觉得这个数字可能过于巨大而无法表示出来,因此你只需要回答这个数对p取模后的值即可。
你可以认为上帝从“α”到“θ”一共创造了10^9次元素,或10^18次,或者干脆∞次。
 
一句话题意:

 

Input

 
接下来T行,每行一个正整数p,代表你需要取模的值

Output

T行,每行一个正整数,为答案对p取模后的值


题面仿佛在说,无论是几个2在对同一个数取模时答案相同,
用小模数尝试下,发现:
只要这个好几个2叠起来的数比模数大,无论是几个数蝶祈来,仿佛余数都相同;
然而交上去,一发入WA
经试验发现这个“结论”只在模数小于5000时有效,好弱;
那这个题怎么做呢?
用欧拉定理(费马-欧拉定理)——
首先题目求
$$ 2^{2^{2^{...}}}(mod)p $$
设k,q满足在$s^{k}·q=p$一式中q为正的奇数;
整理(破坏)这个式子
$$(2^{k}*2^{2^{2^{...}}-k} (mod)q)(mod)p$$
然后$2^{k}$快速幂算
剩下$2^{2^{2^{...}}-k} (mod) q$
mod左右互质(一偶一奇)
于是欧拉定理的一个引理
$$x^{y}==x^{y(mod)Φ(p)}  (mod)p$$
(条件是x⊥p)
剩下的式子变成$2^{(2^{2^{...}}-k)(mod)φ(q)} (mod)q$
于是这一串指数又可以递归算下去直到模数为1;
代码:
#include<cstdio>
#include<cmath>
using namespace std;
int work(int );
long long Sqr(long long ,int ,int );
int fi(int );
int main()
{
    int i,j,k,T,p,ans;
    scanf("%d",&T);
    for(i=1;i<=T;i++){
        scanf("%d",&p);
        ans=work(p);
        printf("%d
",ans);
    }
}
int work(int x){
    int q,k2,k;
    if(x==1)return 0;
    q=x,k2=1,k=0;
    while(!(q&1))
        k2<<=1,k++,q>>=1;
    return k2*Sqr(2,work(fi(q))+fi(q)-k%fi(q),x)%x;
}
long long Sqr(long long x,int n,int mod){
    long long ret=1;
    while(n){
        if(n&1)
            (ret*=x)%=mod;
        n>>=1;
        (x*=x)%=mod;
    }
    return ret;
}
int fi(int x){
    int i,re=x;
    for(i=2;i*i<=x;i++){
        if(!(x%i)){
            re/=i;re*=i-1;
            while(!(x%i))
                x/=i;
        }
    }
    if(x^1)re/=x,re*=x-1;
    return re;
}
 
原文地址:https://www.cnblogs.com/nietzsche-oier/p/7309008.html