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【知識點】BSGS

Big-Step-Giant-Step:

用於解形如$a^{x}\equiv b(mod\ p)$式的方程。

考慮分塊,令$n=\sqrt{p},x=rn-s$,則有

$a^{rn-s}\equiv b(mod\ p)$

$a^{rn}\equiv ba^{s}(mod\ p)$

分別在$[1,n]$的範圍內列舉$r,s$並用$map$記錄模數即可。

複雜度$O(\sqrt{p})$。

程式碼([TJOI2007]可愛的質數):

#include<bits/stdc++.h>
#define maxn 200005
#define maxm 500005
#define inf 0x7fffffff
#define
ll long long #define rint register ll #define debug(x) cerr<<#x<<": "<<x<<endl #define fgx cerr<<"--------------"<<endl #define dgx cerr<<"=============="<<endl using namespace std; ll p,y,z,m; map<ll,ll> M; inline ll read(){ ll x=0,f=1; char
c=getchar(); for(;!isdigit(c);c=getchar()) if(c=='-') f=-1; for(;isdigit(c);c=getchar()) x=x*10+c-'0'; return x*f; } inline ll power(ll a,ll b){ ll ans=1; while(b){ if(b&1) ans=ans*a%p; a=a*a%p,b>>=1; } return ans; } int main(){ p=read(),y=read(),z=read(),m=sqrt(p);
for(ll i=0,now=1;i<=m;i++,now=now*y%p) M[z*now%p]=i; ll ans=1ll<<62,pw=power(y,m); for(ll i=0,now=1;i<=m;i++,now=now*pw%p){ if(M[now] && i*m-M[now]>=0) ans=min(ans,i*m-M[now]); } if(ans==(1ll<<62)) printf("no solution\n"); else printf("%lld\n",ans); return 0; }
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容易發現上面的移項需要滿足$gcd(a,p)=1$,若不滿足該條件則需要轉化。

我們令$gcd(a,p)=g$,將整個式子除$g$,得到$\frac{a}{g}a^{x-1}\equiv \frac{b}{g}(mod\ \frac{p}{g})$。

若$g\nmid b$則無解,否則檢查此時$a,\frac{p}{g}$是否互質,若不互質則繼續除。

最終計算互質時的答案,再加上除的次數$k$即可。

程式碼:

#include<bits/stdc++.h>
#define maxn 200005
#define maxm 500005
#define inf 0x7fffffff
#define ll long long
#define rint register ll
#define debug(x) cerr<<#x<<": "<<x<<endl
#define fgx cerr<<"--------------"<<endl
#define dgx cerr<<"=============="<<endl

using namespace std;
unordered_map<ll,ll> M;

inline ll read(){
    ll x=0,f=1; char c=getchar();
    for(;!isdigit(c);c=getchar()) if(c=='-') f=-1;
    for(;isdigit(c);c=getchar()) x=x*10+c-'0';
    return x*f;
}

inline ll gcd(ll a,ll b){return (b==0)?a:gcd(b,a%b);}
inline ll power(ll a,ll b,ll p){
    ll ans=1;
    while(b){
        if(b&1) ans=ans*a%p;
        a=a*a%p,b>>=1;
    }
    return ans;
}

int main(){
    while(1){
        ll a=read(),p=read(),b=read(),k=0,x=1;
        if(a==0 && b==0 && p==0) break;
        bool flag=1;
        while(1){
            ll g=gcd(a,p); if(g==1) break;
            if(b%g!=0){printf("No Solution\n");flag=0;break;}
            k++,p/=g,b/=g,x=x*(a/g)%p;
            if(x==b){printf("%lld\n",k);flag=0;break;}
        }
        if(!flag) continue;
        M.clear(),a%=p,b%=p;
        ll n=sqrt(p),ans=1ll<<62,now=1;
        for(rint i=0;i<=n;i++,now=now*a%p) M[b*now%p]=i;
        now=1; ll pw=power(a,n,p);
        for(rint i=0;i<=n;i++,now=now*pw%p){
            ll t=x*now%p;
            if(M[t] && i*n-M[t]+k>=0) ans=min(ans,i*n-M[t]+k);
        }
        if(ans==1ll<<62) printf("No Solution\n");
        else printf("%lld\n",ans);

    }
    return 0;
}
擴充套件BSGS