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菜鳥系列——pollard_rho分解質因子

菜鳥就要老老實實重新學起:

pollard_rho分解質因子:

利用miller-rabin和pollard_rho演算法進行大素數判斷和素因子分解。

模版:

long long factor[1000];//質因數分解結果(剛返回時是無序的)
int sum;//質因數的個數。陣列小標從0開始

#define T 100//隨機演算法判定次數,N越大,判錯概率越小

long long modMul(long long a,long long b,long long n)
{
    long long res = 0;
    while(b)
    {
        if(b&1)    res = (res + a) % n;
        a = (a + a) % n;
        b >>= 1;
    }
    return res;
}
long long modExp(long long x,long long k,long long mod)
{
    long long ans = 1;
    while(k)
    {
        if(k & 1) ans = modMul(ans, x, mod);
        x = modMul(x, x, mod);
        k >>= 1;
    }
    return ans;
}
bool millerRabin(long long n)
{
    if(n == 2 || n == 3 || n == 5 || n == 7 || n == 11)    return true;
    if(n == 1 || !(n%2) || !(n%3) || !(n%5) || !(n%7) || !(n%11))    return false;

    long long x, pre, u;
    int i, j, k = 0;
    u = n - 1;

    while(!(u&1))
    {
        k++;
        u >>= 1;
    }

    srand((long long)time(0));
    for(i = 0; i < T; ++i)
    {
        x = rand()%(n-2) + 2;
        if((x%n) == 0)
            continue;
        x = modExp(x, u, n);
        pre = x;
        for(j = 0; j < k; ++j)
        {
            x = modMul(x,x,n);
            //二次探測判斷
            if(x == 1 && pre != 1 && pre != n-1)
                return false;
            pre = x;
        }
        //費小判斷
        if(x != 1)
            return false;
    }
    return true;
}

long long gcd(long long a,long long b)
{
    if(a==0)return 1;
    if(a<0) return gcd(-a,b);
    while(b)
    {
        long long t=a%b;
        a=b;
        b=t;
    }
    return a;
}
long long pollardRho(long long x,long long c)
{
    long long i=1,k=2;
    long long x0=rand()%x;
    long long y=x0;
    while(1)
    {
        i++;
        x0=(modMul(x0,x0,x)+c)%x;
        long long d=gcd(y-x0,x);
        if(d!=1&&d!=x) return d;
        if(y==x0) return x;
        if(i==k){y=x0;k+=k;}
    }
}
//對n進行素因子分解
void findFac(long long x)
{
    srand((long long)time(0));
    if(millerRabin(x))//素數
    {
        factor[sum++]=x;
        return;
    }
    long long p=x;
    while(p>=x)
        p=pollardRho(p,rand()%(x-1)+1);
    findFac(p);
    findFac(x/p);
}