拓展中国剩余定理

前言

记得半年前还写过关于拓展中国剩余定理的博客。。。不过那时对其理解还不是比较深刻,写的也比较乱。

于是趁学校复习之机,再来重温一下拓展中国剩余定理(以下简称ExCRT)

记得半年前还写过关于拓展中国剩余定理的博客。。。不过那时对其理解还不是比较深刻,写的也比较乱。

于是趁学校复习之机,再来重温一下拓展中国剩余定理(以下简称ExCRT)

一些理论准备

拓展欧几里得解不定方程

对于不定方程\(a*x+b*y=gcd(a,b)\),视a,b为常数,我们有一种通用的方法来求一组特解:

LL exgcd(LL a,LL b,LL &x,LL &y) {
if(b==0) { x=1,y=0; return a; }
LL d=exgcd(b,a%b,y,x);
y-=(a/b)*x;
return d;
}

注:这种方法只能求一种特解,对于求所有的解请读者自行百度。这个函数运行到最后,x,y便是一组特解,返回值为\(gcd(a,b)\)。

于是我们可以将这个方程推广为解类似于\(a*x+b*y=c\)这个不定方程,方法就是先求出方程\(a*x'+b*y'=gcd(a,b)\)的解,之后将等式两边同时乘以\(c/gcd(a,b)\)。便转换为:

\(a*x'*c/gcd(a,b)+b*y'*c/gcd(a,b)=c\),\(x=x'*c/gcd(a,b),y=y'*c/gcd(a,b)\).

而如果c并不能被\(gcd(a,b)\)整除,那么此不定方程无解

理论证明

对于同余方程:

\(\left\{\begin{matrix}x\equiv r_{1}(mod\: m_{1}) & & \\ x\equiv r_{2}(mod\: m_{2}) & & \\ ...... & & \\x\equiv r_{k}(mod\: m_{k}) \end{matrix}\right.\)

我们可以考虑\(k=2\)的情况,也就是解如下方程:

\(\left\{\begin{matrix}
x\equiv r_{1}(mod\: m_{1})\\
x\equiv r_{2}(mod\: m_{2})
\end{matrix}\right.\)

由如上方程不难转换为以下形式

\(\left\{\begin{matrix}
x=k1*m1+r1\\
x=k2*m2+r2
\end{matrix}\right.\)

将两个式子合并可以得到:

\(k1*m1-k2*m2=r2-r1\)

对于这个不定方程,我们可以使用拓展欧几里得来求解。

先解出方程\(k1'*m1-k2'*m2=gcd(m1,m2)\),于是可以得到

\(k1=k1'*(r2-r1)/gcd(m1,m2)\),代入式子\(x=k1*m1+r1\)便可以算出x的一组特解,设这个特解为\(x0\),那么可以得到通解

\(x=x0+t*lcm(m1,m2)\),于是我们便通过合并第1,2个同余式子得到了新的一个同余方程:\(x\equiv x0(mod\: lcm(m1,m2))。\)

将这个同余方程按照同样的方法与第三个同余式子合并,最后只剩下唯一一个式子\(x\equiv x_{k}(mod\: lcm(所有模数m_{i}))\)。

此时的答案便可以得出最小的答案。

代码实现

LL ExCRT() {
LL M=m[1],R=r[1];
//方便 理解代码的话
//m可以看作上述x0,R可以看作lcm(m1,m2)
for(LL i=2,d,x,y;i<=n;i++) {
d=exgcd(M,m[i],x,y);//d为最大公约数
if((R-r[i])%d) return -1;//无解的情况
x=x*(R-r[i])/d%m[i];
R-=x*M;
M=M/d*m[i];
R%=M;
}
return (R%M+M)%M;//最小的正整数解
}

写在后面

现在发现。。。ExCRT好简单

C++实现,拓展中国剩余定理——解同余方程组(理论证明和代码实现)的更多相关文章

  1. 拓展中国剩余定理(exCRT)摘要

    清除一个误区 虽然中国剩余定理和拓展中国剩余定理只差两个字,但他俩的解法相差十万八千里,所以会不会CRT无所谓 用途 求类似$$\begin{cases}x \equiv b_{1}\pmod{a_{ ...

  2. E - Two Arithmetic Progressions(CodeForces - 710D)(拓展中国剩余定理)

    You are given two arithmetic progressions: a1k + b1 and a2l + b2. Find the number of integers x such ...

  3. 拓展中国剩余定理(ex_crt)

    一般来讲,crt(中国剩余定理)比较常见,而ex_crt(拓展中国剩余定理)不是很常用 但是noi 2018偏偏考了这么个诡异的东西... 所以这里写一个ex_crt模板 模型: 求一个x满足上述方程 ...

  4. poj2947(高斯消元法解同余方程组)

    题目链接:https://vjudge.net/problem/POJ-2065 题意:题目看着较复杂,实际上就是给了n个同余方程,解n个未知数. 思路:套高斯消元法的模板即可. AC代码: #inc ...

  5. (模板)poj2947(高斯消元法解同余方程组)

    题目链接:https://vjudge.net/problem/POJ-2947 题意:转换题意后就是已知m个同余方程,求n个变量. 思路: 值得学习的是这个模板里消元用到lcm的那一块.注意题目输出 ...

  6. luogu4777[模板]拓展中国剩余定理题解

    题目链接 https://www.luogu.org/problemnew/show/P4777 分析 扩展\(CRT\)就是解决模数不互质的情况,说是扩展\(CRT\),其实都是扩欧... 先来考虑 ...

  7. 2019牛客暑期多校训练营(第十场) Han Xin and His Troop (高精度+拓展中国剩余定理)

    题意 裸题 思路 题中的模数之间并不互质,所以应该用拓展中国剩余定理. 但是交上去会炸,__int128过不了,所以用高精度的板子或者java大数都挺好过的. 这里推荐java大数,因为高精度板子用起 ...

  8. poj 2947 Widget Factory (高斯消元解同余方程组+判断无解、多解)

    http://poj.org/problem?id=2947 血泪史: CE:poj的string类型要加string库,swap不能直接交换数组 WA: x[m-1]也有可能<3啊O(≧口≦) ...

  9. hdu 5755 Gambler Bo (高斯消元法解同余方程组)

    http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=5755 题意: n*m矩阵,每个格有数字0/1/2 每选择一个格子,这个格子+2,4方向相邻格子+1 如何选择格子 ...

随机推荐

  1. Spring基础16——使用FactoryBean来创建

    1.配置bean的方式 配置bean有三种方式:通过全类名(class反射).通过工厂方法(静态工厂&实例工厂).通过FactoryBean.前面我们已经一起学习过全类名方式和工厂方法方式,下 ...

  2. fpga延时程序编写

    //工匠小建 延时计数 100微妙计数 50M*0.00001-1 (个人理解:1s中50M次动作.那么100us多少次动作.做完这些动作就是延时)parameter delay_100us=16'd ...

  3. [转]WAREZ无形帝国

    一. 这会儿夜深了,他们昏昏睡去.随便哪栋建筑的某一个黑洞洞的窗口,你冷眼望去,没准就能看到一台白色的电脑,静静地卧在主人的书桌上.如果那主人睡得足够深,你就打开他的抽屉,现在你看到了什么?哦,我不是 ...

  4. apply_nodes_func

    import torch as th import dgl g=dgl.DGLGraph() g.add_nodes(3) g.ndata["x"]=th.ones(3,4) #n ...

  5. fs.mkdir

    fs.mkdir(path[, mode], callback) 要求父目录必须存在 let fs = require('fs'); fs.mkdir('./c/b/a', res=>{ // ...

  6. Python---进阶---函数式编程---按照权重排序

    一. 权重是100 价格占的权重是40%,销量占的权重是17%,评级站的权重是13%,评论占的权重是30% ---------------------------------------------- ...

  7. Win10离线安装.NET Framework 3.5的方法补充(附cab格式离线安装包下载) - 转载

    MS酋长很早以前已经分享了<Win10离线安装.NET Framework 3.5的方法技巧>,同时分享了exe格式的.NET Framework 3.5离线安装包下载地址.但有部分网友反 ...

  8. 华为云服务器centos7.3安装tomcat

    1. 进入tomcat官网,复制下载地址 https://tomcat.apache.org/download-80.cgi#8.5.47 鼠标右键,复制链接地址:http://mirrors.tun ...

  9. 货币系统 Money Systems

    母牛们不但创建了它们自己的政府而且选择了建立了自己的货币系统.由于它们特殊的思考方式,它们对货币的数值感到好奇. 传统地,一个货币系统是由1,,, 或 ,, 和 100的单位面值组成的. 母牛想知道有 ...

  10. wxy和zdy眼中的水题 地精部落 dp

    题目描述 传说很久以前,大地上居住着一种神秘的生物:地精. 地精喜欢住在连绵不绝的山脉中.具体地说,一座长度为 N 的山脉 H可分 为从左到右的 N 段,每段有一个独一无二的高度 Hi,其中Hi是1到 ...