题目描述

根据一些书上的记载,上帝的一次失败的创世经历是这样的:
第一天, 上帝创造了一个世界的基本元素,称做“元”。
第二天, 上帝创造了一个新的元素,称作“α”。“α”被定义为“元”构成的集合。容易发现,一共有两种不同的“α”。
第三天, 上帝又创造了一个新的元素,称作“β”。“β”被定义为“α”构成的集合。容易发现,一共有四种不同的“β”。
第四天, 上帝创造了新的元素“γ”,“γ”被定义为“β”的集合。显然,一共会有16种不同的“γ”。
如果按照这样下去,上帝创造的第四种元素将会有65536种,第五种元素将会有2^65536种。这将会是一个天文数字。
然而,上帝并没有预料到元素种类数的增长是如此的迅速。他想要让世界的元素丰富起来,因此,日复一日,年复一年,他重复地创造着新的元素……
然而不久,当上帝创造出最后一种元素“θ”时,他发现这世界的元素实在是太多了,以致于世界的容量不足,无法承受。因此在这一天,上帝毁灭了世界。
至今,上帝仍记得那次失败的创世经历,现在他想问问你,他最后一次创造的元素“θ”一共有多少种?
上帝觉得这个数字可能过于巨大而无法表示出来,因此你只需要回答这个数对p取模后的值即可。
你可以认为上帝从“α”到“θ”一共创造了10^9次元素,或10^18次,或者干脆∞次。
一句话题意:

输入

接下来T行,每行一个正整数p,代表你需要取模的值

输出

T行,每行一个正整数,为答案对p取模后的值

样例输入

3
2
3
6

样例输出

0
1
4


题解

扩展欧拉定理

内容:

证明参考 https://zhuanlan.zhihu.com/p/24902174

这个定理不要求a和p互质,可以直接使用。

回到题目中,设a=2,n=2^2^...,由于有无穷个2,,所以有a^n mod p = a^(a^n mod phi(p) + phi(p)) mod p。

可以发现a^n mod p和a^n mod phi(p)是一样的,所以我们可以递归求解。

边界条件:当a^n mod p为定值时结束。我们可以知道当p=1时这个式子必然等于0,可以结束。

而且这样的方法时间复杂度是O(logp)的,参考 http://blog.csdn.net/popoqqq/article/details/43951401

这样加上快速幂就能求解了。

#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef long long ll;
ll pow(ll y , ll p)
{
ll x = 2 , ans = 1;
while(y)
{
if(y & 1) ans = ans * x % p;
x = x * x % p , y >>= 1;
}
return ans;
}
ll phi(ll x)
{
ll i , ans = x;
for(i = 2 ; i * i <= x ; i ++ )
{
if(x % i == 0)
{
ans = ans / i * (i - 1);
while(x % i == 0) x /= i;
}
}
if(x != 1) ans = ans / x * (x - 1);
return ans;
}
ll cal(ll p)
{
if(p == 1) return 0;
ll t = phi(p);
return pow(cal(t) + t , p);
}
int main()
{
int T;
ll p;
scanf("%d" , &T);
while(T -- ) scanf("%lld" , &p) , printf("%lld\n" , cal(p));
return 0;
}

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