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大素数判断和素因子分解【miller-rabin和Pollard_rho算法】

集训队有人提到这个算法,就学习一下,如果用到可以直接贴模板,例题:POJ 1811

转自:http://www.cnblogs.com/kuangbin/archive/2012/08/19/2646396.html

 

传说中的随机算法。

效率极高。

可以对一个2^63的素数进行判断。

可以分解比较大的数的因子。

  1 #include<stdio.h>  2 #include<string.h>  3 #include<stdlib.h>  4 #include<time.h>  5 #include<iostream>  6 #include<algorithm>  7 using namespace std;  8   9  10 //**************************************************************** 11 // Miller_Rabin 算法进行素数测试 12 //速度快,而且可以判断 <2^63的数 13 //**************************************************************** 14 const int S=20;//随机算法判定次数,S越大,判错概率越小 15  16  17 //计算 (a*b)%c.   a,b都是long long的数,直接相乘可能溢出的 18 //  a,b,c <2^63 19 long long mult_mod(long long a,long long b,long long c) 20 { 21     a%=c; 22     b%=c; 23     long long ret=0; 24     while(b) 25     { 26         if(b&1){ret+=a;ret%=c;} 27         a<<=1; 28         if(a>=c)a%=c; 29         b>>=1; 30     } 31     return ret; 32 } 33  34  35  36 //计算  x^n %c 37 long long pow_mod(long long x,long long n,long long mod)//x^n%c 38 { 39     if(n==1)return x%mod; 40     x%=mod; 41     long long tmp=x; 42     long long ret=1; 43     while(n) 44     { 45         if(n&1) ret=mult_mod(ret,tmp,mod); 46         tmp=mult_mod(tmp,tmp,mod); 47         n>>=1; 48     } 49     return ret; 50 } 51  52  53  54  55  56 //以a为基,n-1=x*2^t      a^(n-1)=1(mod n)  验证n是不是合数 57 //一定是合数返回true,不一定返回false 58 bool check(long long a,long long n,long long x,long long t) 59 { 60     long long ret=pow_mod(a,x,n); 61     long long last=ret; 62     for(int i=1;i<=t;i++) 63     { 64         ret=mult_mod(ret,ret,n); 65         if(ret==1&&last!=1&&last!=n-1) return true;//合数 66         last=ret; 67     } 68     if(ret!=1) return true; 69     return false; 70 } 71  72 // Miller_Rabin()算法素数判定 73 //是素数返回true.(可能是伪素数,但概率极小) 74 //合数返回false; 75  76 bool Miller_Rabin(long long n) 77 { 78     if(n<2)return false; 79     if(n==2)return true; 80     if((n&1)==0) return false;//偶数 81     long long x=n-1; 82     long long t=0; 83     while((x&1)==0){x>>=1;t++;} 84     for(int i=0;i<S;i++) 85     { 86         long long a=rand()%(n-1)+1;//rand()需要stdlib.h头文件 87         if(check(a,n,x,t)) 88             return false;//合数 89     } 90     return true; 91 } 92  93  94 //************************************************ 95 //pollard_rho 算法进行质因数分解 96 //************************************************ 97 long long factor[100];//质因数分解结果(刚返回时是无序的) 98 int tol;//质因数的个数。数组小标从0开始 99 100 long long gcd(long long a,long long b)101 {102     if(a==0)return 1;//???????103     if(a<0) return gcd(-a,b);104     while(b)105     {106         long long t=a%b;107         a=b;108         b=t;109     }110     return a;111 }112 113 long long Pollard_rho(long long x,long long c)114 {115     long long i=1,k=2;116     long long x0=rand()%x;117     long long y=x0;118     while(1)119     {120         i++;121         x0=(mult_mod(x0,x0,x)+c)%x;122         long long d=gcd(y-x0,x);123         if(d!=1&&d!=x) return d;124         if(y==x0) return x;125         if(i==k){y=x0;k+=k;}126     }127 }128 //对n进行素因子分解129 void findfac(long long n)130 {131     if(Miller_Rabin(n))//素数132     {133         factor[tol++]=n;134         return;135     }136     long long p=n;137     while(p>=n)p=Pollard_rho(p,rand()%(n-1)+1);138     findfac(p);139     findfac(n/p);140 }141 142 int main()143 {144     //srand(time(NULL));//需要time.h头文件//POJ上G++不能加这句话145     long long n;146     while(scanf("%I64d",&n)!=EOF)147     {148         tol=0;149         findfac(n);150         for(int i=0;i<tol;i++)printf("%I64d ",factor[i]);151         printf("\n");152         if(Miller_Rabin(n))printf("Yes\n");153         else printf("No\n");154     }155     return 0;156 }

 

大素数判断和素因子分解【miller-rabin和Pollard_rho算法】