时间戳

首页 > 解决方案 > fast way to calculate a^(b!)mod(c)

c++ - fast way to calculate a^(b!)mod(c)

问题描述

Here is what I've tried so far. I don't know what is wrong with this code, but it's giving the wrong answer for large cases: x,y,n > 10^5. 

#include <stdio.h>
long long factorial(long long N)
{
  long long product = 1;
  for ( long long j=1;j<=N;j++)
    product *= j;
  return product;
}
long long power(long long x, unsigned long long y, long long p) 
{ 
    long long res = 1;      // Initialize result 

    x = x % p;  // Update x if it is more than or  
                // equal to p 

    while (y > 0) 
    { 
        // If y is odd, multiply x with result 
        if (y & 1) 
            res = (res*x) % p; 

        // y must be even now 
        y = y>>1; // y = y/2 
        x = (x*x) % p;   
    } 
    return res; 
} 
int main()  
{  
   long long A,B,C,test;
   scanf("%lld",&test);
   for (long long i = 0;i<test;i++)
   {
       scanf("%lld %lld %lld",&A,&B,&C);
        long long fa = factorial(B);
        long long res = power(A,fa,C);
        printf("%lld \n",res);
   }
   return 0;  
}

Any help or walkthrough will be appreciated.

标签： c++algorithm

解决方案

除了利用数论中的一些知识，比如Nico Schertler在他的评论中建议，你也可以用幼稚的方法在小整数上做到这一点。

您的问题是您的子结果不适合您的变量：

a^(b!) mod c < c
b! > c

阶乘结果非常大，如果不使用 bigint，将不适合您的小 int 变量。但是您可以将计算稍微更改为：

  10^(3!) mod c
= 10^(1*2*3) mod c
= (((10^1 mod c)^2 mod c)^3 mod c)

所以这个想法不是通过在子结果上乘i以循环使用的迭代器来计算阶乘。这样，所有子结果仍然适合您的变量。modpowa^...

这里有一个小的 C++ 代码：

//---------------------------------------------------------------------------
typedef unsigned __int32 DWORD;
//---------------------------------------------------------------------------
DWORD mod(DWORD a,DWORD p)
    {
    DWORD bb;
    for (bb=p;(DWORD(a)>DWORD(bb))&&(!DWORD(bb&0x80000000));bb<<=1);
    for (;;)
        {
        if (DWORD(a)>=DWORD(bb)) a-=bb;
        if (bb==p) break;
        bb>>=1;
        }
    return a;
    }
//---------------------------------------------------------------------------
DWORD modadd(DWORD a,DWORD b,DWORD p)
    {
    DWORD d,cy;
    a=mod(a,p);
    b=mod(b,p);
    d=a+b;
    cy=((a>>1)+(b>>1)+(((a&1)+(b&1))>>1))&0x80000000;
    if (cy) d-=p;
    if (DWORD(d)>=DWORD(p)) d-=p;
    return d;
    }

//---------------------------------------------------------------------------
DWORD modsub(DWORD a,DWORD b,DWORD p)
    {
    DWORD d;
    a=mod(a,p);
    b=mod(b,p);
    d=a-b; if (DWORD(a)<DWORD(b)) d+=p;
    if (DWORD(d)>=DWORD(p)) d-=p;
    return d;
    }
//---------------------------------------------------------------------------
DWORD modmul(DWORD a,DWORD b,DWORD p)
    {
    int i;
    DWORD d;
    a=mod(a,p);
    for (d=0,i=0;i<32;i++)
        {
        if (DWORD(a&1))    d=modadd(d,b,p);
        a>>=1;
        b=modadd(b,b,p);
        }
    return d;
    }
//---------------------------------------------------------------------------
DWORD modpow(DWORD a,DWORD b,DWORD p)
    {
    int i;
    DWORD d=1;
    mod(a,p);
    for (i=0;i<32;i++)
        {
        d=modmul(d,d,p);
        if (DWORD(b&0x80000000)) d=modmul(d,a,p);
        b<<=1;
        }
    return d;
    }
//---------------------------------------------------------------------------
DWORD modpowfact(DWORD a,DWORD b,DWORD c) // returns a^(b!) mod c
    {
    DWORD i,y=mod(a,c);
    for (i=2;i<=b;i++)
     y=modpow(y,i,c);
    return y;
    }
//---------------------------------------------------------------------------

上面的代码在我的设置中返回这些：

10^(0!) mod 1031 = 10
10^(1!) mod 1031 = 10
10^(2!) mod 1031 = 100
10^(3!) mod 1031 = 961
10^(4!) mod 1031 = 72
10^(5!) mod 1031 = 754

模算术取自这里：

我使用了慢速非优化的，所以它可以在任何平台上编译和运行......

推荐阅读