BSGS

BSGS,全称叫 BabyStepGiantStep,也就是大步小步

其实还是比较暴力的

它可以\(O(\sqrt p)\)的复杂度内解出:

\[a^x\equiv n\pmod p,\gcd(a,p)=1
\]

中\(x\)的值

如果\(\gcd(a,p)\neq 1\)就要用到 exBSGS 了

我们考虑令\(x=im-k,0\le k<m\)

那么原式变为

\[a^{im-k}\equiv n\pmod p
\]

\[a^{im}\equiv na^k\pmod p
\]

那么,我肯可以枚举\(k\in[0,m)\),计算出\(na^k\bmod p\)的值,然后把对应的\(k\)存下来

可以用map或 hash,用map会多一个\(\log\)

然后,再枚举\(i\in[0,\lceil\frac{p}{m}\rceil]\),计算出\(a^{im}\bmod p\)

然后看一看之前有没有一个\(k\),使得\(na^k\equiv a^{im}\pmod p\),且\(im>=k\)

如果有,那么答案肯定就是\(im-k\)

如果一直没找到,那么就无解

复杂度是\(O(\max(m,\frac{p}{m} ))\),显然,让\(m=\lceil \sqrt p \rceil\)时最优,即为\(O(\sqrt p)\)

但是,我们考虑的只是\(x\in[1,p]\)的情况,那为什么要找的这个\(x\)一定满足这样的性质呢?

首先\(\gcd(a,p)=1\),满足欧拉定理的条件,也就是会有\(a^{\varphi(p)}\equiv 1\pmod p\Rightarrow a^{q\varphi(p)}\equiv 1\pmod p,q\in\mathbb{N^*}\)

那么,\(k\bmod \varphi(p)=k-q\varphi(p)<\varphi(p)<p\)

则\(a^{k\bmod \varphi(p)}=\dfrac{a^k}{a^{q\varphi(p)}}\)

又由于那个分母在\(\bmod p\)中同余于\(1\)

所以\(a^{k\bmod \varphi(p)}\equiv a^k\pmod p\)

则可以得知,要求的最小的\(x\),如果有解,一定满足\(x<\varphi(p)<p\)

模板题:P3846 [TJOI2007] 可爱的质数

这题保证了\(a,n<p\),所以不需要一些奇奇怪怪的特判

#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<cmath>
#include<iomanip>
#include<cstring>
#include<map>
#define reg register
#define EN std::puts("")
#define LL long long
inline int read(){
register int x=0;register int y=1;
register char c=std::getchar();
while(c<'0'||c>'9'){if(c=='-') y=0;c=std::getchar();}
while(c>='0'&&c<='9'){x=x*10+(c^48);c=std::getchar();}
return y?x:-x;
}
std::map<int,int>map;
inline int power(int a,int b,int p){
int ret=1;
while(b){
if(b&1) ret=1ll*ret*a%p;
b>>=1;a=1ll*a*a%p;
}
return ret;
}
inline int BSGS(int a,int n,int p){
reg int m=std::ceil(std::sqrt(p));
for(reg int i=0,s=n;i<m;i++,s=1ll*s*a%p) map[s]=i;
for(reg int i=0,tmp=power(a,m,p),s=1;i<=m;i++,s=1ll*s*tmp%p)
if(map.find(s)!=map.end())
if(i*m>=map[s]) return i*m-map[s];
return -1;
}
int main(){
int p=read(),a=read(),n=read();
LL ans=BSGS(a,n,p);
ans==-1?std::puts("no solution"):std::printf("%lld",ans);
return 0;
}

exBSGS

用于处理上面哪个问题\(\gcd(a,p)\neq 1\)的情况

有些细节稍显恶心(其实还好

首先,原来那个同余方程可以等价的写成:

\[a^x+kp=n
\]

设\(\gcd(a,p)=d\)

由于斐蜀定理,这个式子有解的充要条件是\(d\mid n\),否则直接返回无解

那么上面的式子就是:

\[a^{x-1}\cdot \frac{a}{d}+k\cdot\frac{p}{d}=\frac{n}{d}
\]

此时,\(a^{x-1}\rightarrow a^x,\frac{p}{d}\rightarrow p,\frac{n}{d}\rightarrow n\)

那么一直递归,直到\(\gcd(a,p)=1\)

所以此时设一共递归了\(cnt\)次,这所有次递归的\(d\)的乘积是\(d\)(用一个字母说起来省事

原式就是

\[a^{x-cnt}\cdot \frac{a^{cnt}}{d}\equiv \frac{n}{d}\pmod {\frac{p}{d}}
\]

那么我们就用\(a'=a,n'=\frac{n}{d},p'=\frac{p}{d}\)来跑一次 BSGS 就行了

当然,答案还要再加上\(cnt\)

而且,还有一个\(\dfrac{a^{cnt}}{d}\)的系数要乘上,具体对应代码中的变量ad,要传参到 BSGS 的函数里

模板题:SP3105 MOD - Power Modulo InvertedP4195 【模板】exBSGS

还是双倍经验,但是这个不保证\(a,n<p\),所以要先模一下,然后判断一下是不是等于\(0\),具体看代码

而且这个还卡常,必须要用unordered_map,它的内部实现是哈希表,而map是红黑树,前者构建好像稍慢,但是查询快,适合这个题

话说我写这题的时候听说卡常,然后T了以后猛卡常数,结果后来发现是写法错了,于是就对着错误的程序卡了一晚上常直至自闭

不过是 c++11 的东西,noip可能不能用,编译时要加上-std=c++11

当然写 hash 也可以,但我不太会/kk

#include<cstdio>
#include<map>
#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<cmath>
#include<iomanip>
#include<cstring>
#include<unordered_map>
#define reg register
#define EN std::puts("")
#define LL long long
inline int read(){
register int x=0;register int y=1;
register char c=std::getchar();
while(c<'0'||c>'9'){if(c=='-') y=0;c=std::getchar();}
while(c>='0'&&c<='9'){x=x*10+(c^48);c=std::getchar();}
return y?x:-x;
}
std::unordered_map<int,int>map;
int gcd(int a,int b){return b?gcd(b,a%b):a;}
inline int BSGS(int a,int n,int p,int ad){
map.clear();
reg int m=std::ceil(std::sqrt(p));
reg int s=1;
for(reg int i=0;i<m;i++,s=1ll*s*a%p) map[1ll*s*n%p]=i;
for(reg int i=0,tmp=s,s=ad;i<=m;i++,s=1ll*s*tmp%p)
if(map.find(s)!=map.end())
if(1ll*i*m-map[s]>=0) return 1ll*i*m-map[s];
return -1;
}
inline int exBSGS(int a,int n,int p){
a%=p;n%=p;
if(n==1||p==1) return 0;
reg int cnt=0;
reg int d,ad=1;
while((d=gcd(a,p))^1){
if(n%d) return -1;
cnt++;n/=d;p/=d;
ad=(1ll*ad*a/d)%p;
if(ad==n) return cnt;
}
// std::printf("a: %d n: %d p: %d ad:%d\n",a,n,p,ad);
LL ans=BSGS(a,n,p,ad);
if(ans==-1) return -1;
return ans+cnt;
}
signed main(){
int a=read(),p=read(),n=read();
while(a||p||n){
int ans=exBSGS(a,n,p);
if(~ans) std::printf("%d\n",ans);
else std::puts("No Solution");
a=read();p=read();n=read();
}
return 0;
}

BSGS 和扩展的更多相关文章

  1. BSGS与扩展BSGS

    BSGS \(BSGS\)算法又称大步小步\((Baby-Step-Giant-Step)\)算法 \(BSGS\)算法主要用于解以下同余方程 \[A^x\equiv B(mod\ p)\]其中\(( ...

  2. BSGS及扩展BSGS总结(BSGS,map)

    蒟蒻哪里有什么总结,只能点击%YL% 还有这位ZigZagK大佬的blog \(\mbox{BSGS}\) 模板题:洛谷P3846 [TJOI2007]可爱的质数 给定\(a,b\)和模数\(\mbo ...

  3. BSGS和扩展BSGS

    BSGS: 求合法的\(x\)使得\(a ^ x \quad mod \quad p = b\) 先暴力预处理出\(a^0,a^1,a^2.....a^{\sqrt{p}}\) 然后把这些都存在map ...

  4. BSGS及其扩展

    目录 定义 原理 朴素算法 数论分块 例题 Luogu2485 [SDOI2011]计算器 题解 代码 扩展 例题 Luogu4195 [模板]exBSGS/Spoj3105 Mod 代码 之前写了一 ...

  5. BSGS及扩展BSGS算法及例题

    \(BSGS(baby-step-giant-step)\)算法是用来解高次同余方程的最小非负整数解的算法,即形如这个的方程: \(a^x\equiv b(mod\ p)\) 其中\(p\)为质数(其 ...

  6. Codeforces 1106F Lunar New Year and a Recursive Sequence (数学、线性代数、线性递推、数论、BSGS、扩展欧几里得算法)

    哎呀大水题..我写了一个多小时..好没救啊.. 数论板子X合一? 注意: 本文中变量名称区分大小写. 题意: 给一个\(n\)阶递推序列\(f_k=\prod^{n}_{i=1} f_{k-i}b_i ...

  7. 数论算法 剩余系相关 学习笔记 (基础回顾,(ex)CRT,(ex)lucas,(ex)BSGS,原根与指标入门,高次剩余,Miller_Rabin+Pollard_Rho)

    注:转载本文须标明出处. 原文链接https://www.cnblogs.com/zhouzhendong/p/Number-theory.html 数论算法 剩余系相关 学习笔记 (基础回顾,(ex ...

  8. BSGS算法学习笔记

    从这里开始 离散对数和BSGS算法 扩展BSGS算法 离散对数和BSGS算法 设$x$是最小的非负整数使得$a^{x}\equiv b\ \ \ \pmod{m}$,则$x$是$b$以$a$为底的离散 ...

  9. Discrete Logging(POJ2417 + BSGS)

    题目链接:http://poj.org/problem?id=2417 题目: 题意: 求一个最小的x满足a^x==b(mod p),p为质数. 思路: BSGS板子题,推荐一篇好的BSGS和扩展BS ...

随机推荐

  1. pycharm 永久激活方法

    打开终端,执行: cd /etc/ sudo vim hosts 在最后一行加上: 0.0.0.0 account.jetbrains.com 打开pycharm,选择Activation Code ...

  2. Python常见数据结构-Tuple元组

    Python Tuple基本特点 元组与列表类似,不同之处在于元组的元素不能修改. 与字符串和列表一样,可以根据下标进行切片索引. 元组使用小括号,单一元素的元组定义是必须加一个逗号. Python ...

  3. Array(数组)对象-->数组遍历

    1.数组的遍历: 方法1:使用for循环语句 /*定义数组*/ var arr=[1,2,3,4,5]; /*遍历*/ for (var i = 0;i<arr.length;i++){ con ...

  4. 刮刮乐自定义view

    说明:该代码是参考鸿洋大神的刮刮乐自定义view来写的. 实现:刮刮乐-刮奖的效果,如下效果 下面直接放代码了:只有一个自定义view,要实现真正的功能还需要进一步封装 /** * 自定义view-刮 ...

  5. 在VS Code下配置Julia

    原来尝试用Sublime text3配置Julia,但是老是会出一些问题,所以直接在VS code下配置了 1.下载Julia 2.安装,安装过程和其他得软件安装一样,可以改变安装路径 3.安装完成后 ...

  6. Django开发文档-域用户集成登录

    项目概述: 一般在企业中,用户以WINDOWS的域用户统一的管理,所以以Django快速开发的应用,不得不集成AD域登录. 网上一般采用django-python3-ldap的库来做集成登录,但是本方 ...

  7. java多线程3:原子性,可见性,有序性

    概念 在了解线程安全问题之前,必须先知道为什么需要并发,并发给我们带来什么问题. 为什么需要并发,多线程? 时代的召唤,为了更充分的利用多核CPU的计算能力,多个线程程序可通过提高处理器的资源利用率来 ...

  8. ant-design-vue表单生成组件form-create快速上手

    介绍 form-create 是一个可以通过 JSON 生成具有动态渲染.数据收集.验证和提交功能的表单生成器.并且支持生成任何 Vue 组件.结合内置17种常用表单组件和自定义组件,再复杂的表单都可 ...

  9. 关于赋值的Java面试题

    面试题:(1) short s = 1:s = s + 1;(2) short s = 1;s += 1;问:上面两个代码有没有问题,如果有,哪里有问题? 答:(1) 第一个是错的,会报错损失精度,因 ...

  10. 使用Reactor响应式编程

    介绍 响应式编程 响应式编程不同于我们熟悉的命令式编程,我们熟悉的命令式编程即代码就是一行接一行的指令,按照它们的顺序一次一条地出现.一个任务被执行,程序就需要等到它执行完了,才能执行下一个任务.每一 ...