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快速模取幂

 

    数论计算中经常出现的一种运算就是求一个数的幂ab对另外一个数n个模的运算,即计算:

ab mod n (a,b,n是正整数)

    由于计算机只能表示有限位的整数,所以编程时模取幂的运算要注意值的大小范围,当ab的值超过整数范围时,mod运算便无法进行。

    如何解决这个问题,我们引出一个能计算ab mod n的值的有用算法——反复平方法,首先我们必须明确:

d=ab mod n=(…((((a mod n)*a)mod n)*a)mod n…*a)mod n    {共b个a}

    由此可以引出一个迭代式

         d:=a;

         for i:=2 to b do

            d:=d mod n*a;

         d:=d mod n;

    时间复杂度为O(b),当b很大时,效率很低。我们可以将b转换为二进制数<bk,bk-1,...,b1,b0>,然后从最低位b0开始,由右至左逐位扫描,每次迭代时,用到下面两个恒等式:

a2c mod n =(ac)2 mod n      bi=0            

a2c+1 mod n =a*(ac)2 mod n   bi=1 (0<=c<=b)

    其中c为b的二进制数的后缀(bi-1...b0)对应的十进制数,当c成倍增加时,算法保持d=ac mod n不变,直至c=b。

 

LL fun(LL x,LL n,)  
{  
    LL res=1;  
    while(n>0)  
    {  
        if(n & 1)  
            res=(res*x)%Max;  //二进制位为1时执行此步  
        x=(x*x)%Max;  
        n >>= 1;   //实质上这步只是不断地使二进制位从右向左移动,实现的是使res乘的A值等于2^(对应位+1)  
    }  
    return res;  
}  

 

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