中國剩余定理學習筆記
阿新 • • 發佈:2018-12-22
sin display 中國剩余定理 spa string 就是 整除 pro pac
中國剩余定理
中國剩余定理常用來求解同余方程組,形如
\[x \equiv a_i \pmod m_i\]
的方程組
首先,我們來討論模數互質的:
對於這類問題應該怎麽求解呢?
(果然我只是會背個板子)
首先,我們定義
\[M=\prod m_i\]
然後令\[M_i = \frac{M}{m_i}\]
定義\[t_i為M_i 在 mod\ m_i意義下的逆元\]
(這裏求逆元可以使用exgcd來求)
則最終的解就是
\[ans=\sum_i{M_it_ia_i}\]
#include<iostream> #include<cstdio> #include<algorithm> #include<cstring> #include<cmath> #define ll long long using namespace std; inline ll read() { ll x=0,f=1;char ch=getchar(); while (!isdigit(ch)) {if (ch==‘-‘) f=-1; ch=getchar();} while (isdigit(ch)) {x=(x<<1)+(x<<3)+ch-‘0‘;ch=getchar();} return x*f; } const int maxn = 210; ll m[maxn],a[maxn]; ll n; ll ans; ll M=1; void exgcd(ll &x,ll &y,ll a,ll b) { if (b==0) { x=1;y=0; return; } exgcd(x,y,b,a%b); int tmp = x; x=y; y=tmp-a/b*y; } void crt() { for (int i=1;i<=n;i++) { ll Mi=M/m[i]; ll ti=0,y=0; exgcd(ti,y,Mi,m[i]); ans=(ans+Mi*ti%M*a[i]%M)%M; } while (ans<0) { ans+=M; } } int main() { n=read(); for (int i=1;i<=n;i++) m[i]=read(),a[i]=read(),M=M*m[i]; crt(); cout<<ans<<endl; return 0; }
擴展中國剩余定理
那麽如果模數不是互質的呢
這時候就需要拓展CRT了
對於
\[x \equiv a_1 \pmod {m_1}\]
\[x \equiv a_2 \pmod {m_2}\]
它等價於
\[x=a_1+k_1m_1\]
\[x=a_2+k_2m_2\]
聯立之後,就能得到一個不定方程
\[k_1m_1-k_2m_2=a_2-a_1\]
根據裴蜀定理,我們知道如果\(gcd(m_1,m_2) | (a_2-a_1)\),那麽這個方程就有整數解
則\(k_1=\frac{m_2}{g}t+k_1‘\)
設最小正整數解為\(k_1‘\)
那麽\(x=a_1+k_1m_1=a_1+\frac{m_2}{g}tm_1+k_1‘m_1\)
我們設\(a_1+k_1‘m_1\)為x_0
那麽\(x=x_0+\frac{m_1m_2}{gcd(m1,m2)}t\)
則新的方程就變成了\[x \equiv x_0 \pmod {lcm(m1,m2)}\]
引入一道例題
poj2891
#include<iostream> #include<cstdio> #include<algorithm> #include<cstring> #include<cmath> using namespace std; inline long long read() { long long x=0,f=1;char ch=getchar(); while (!isdigit(ch)) {if (ch==‘-‘) f=-1; ch=getchar();} while (isdigit(ch)) {x=(x<<1)+(x<<3)+ch-‘0‘;ch=getchar();} return x*f; } const int maxn = 1e6+1e2; long long m[maxn],a[maxn]; long long M; long long ans; long long x0; long long gcd; int n; long long exgcd(long long &x,long long &y,long long a,long long b) { if (b==0) { x=1; y=0; return a; } long long cnt=exgcd(x,y,b,a%b); long long tmp = x; x=y; y=tmp-a/b*x; return cnt; } long long solve() { x0=a[1];//x0表示從第一個式子開始,合並到當前點的前一個時a是多少 M=m[1];//M同x0 long long x=0,y=0; for (int i=2;i<=n;i++) { gcd=exgcd(x,y,M,m[i]); if ((a[i]-x0)%gcd!=0) return -1;//判斷不定方程的右邊能不能整除gcd x=x*(a[i]-x0)/gcd;//擴大相應的倍數 long long tmp = m[i]/gcd; x=(x%tmp+tmp)%tmp;//根據特解公式,防止爆掉 x0=x*M+x0;//求合並完的x0 M=M*m[i]/gcd; x0=x0%M; } x0=(x0+M)%M; return x0; } int main() { while (scanf("%d",&n)!=EOF) { for (int i=1;i<=n;i++) m[i]=read(),a[i]=read(); printf("%lld\n",solve()); } return 0; }
中國剩余定理學習筆記