浅谈BSGS和EXBSGS

我的 BSGS 和各位犇犇的差不多,但是不需要求逆元

Luogu [ TJOI2007 ] 可爱的质数

原题展现

题目描述

给定一个质数 /(p/),以及一个整数 /(b/),一个整数 /(n/),现在要求你计算一个最小的非负整数 /(l/),满足 /(b^l /equiv n /pmod p/)

输入格式

仅一行,有 /(3/) 个整数,依次代表 /(p, b, n/)

输出格式

仅一行,如果有 /(l/) 满足该要求,输出最小的 /(l/),否则输出 no solution

样例 #1

样例输入 #1
5 2 3 
样例输出 #1
3 

数据规模与约定

  • 对于所有的测试点,保证 /(2/le b,n < p<2^{31}/)

Baby Steps Giant Steps 详解

注意到互质,根据欧拉定理,我们易得/(l< p/),枚举的时间复杂度为/(O(p)/)

其实可以优化到/(O(/sqrt{p})/),设 /(m=/lceil /sqrt{p}/rceil,r=b/%m/)

于是我们可以将 原式写成

/[b^{km+r}/equiv n(mod/;p)// b^{km}/equiv nb^{-r}(mod/;p) /]

右边好像要求逆元啊,我们不想求逆元,怎么办呢?

只需将式子改成

/[b^{km-r}/equiv n(mod/;p)// b^{km}/equiv nb^{r}(mod/;p) /]

解决了问题

我们考虑找到一个 /(k/) 和 一个 /(r/) 使得上述式子成立,这个并不难

首先枚举 /(r/) ,显然有 /(r(1/leq r/leq m)/) 注意这里和广大打法不同

因为广大打法是枚举余数,这里枚举的是相反的

然后把右边式子的值哈希存下,枚举左边的 /(k(1/leq k /leq m)/)

对于左边枚举求出的值看看哈希数组是否存在对应的右边的值,如果有,那么就是一个解

搞出一个最小的解好像也不是很难吧…..

时间复杂度 /(O(m)/) ,也就是 /(O(/sqrt{p})/)

然后注意一下,要打很多特判

上一下码风巨丑的代码

inline ll ksc(ll x, ll y, const ll& p) { return (x * y - (ll)((long double)x / p * y) * p + p) % p; } vector<pair<ll, int> > v[ 100013]; inline ll BSGS(ll a, ll b, const ll&p) {         if (b == 1) {         if (a == 0)             return -1;         return 1;     }     if (b == 0) {         if (a == 0)             return 1;         return -1;     }     if (a == 0) {         return -1;     }     ll m = ceil(sqrt(p)), cnt = 1, res = 1;     for (int r = 1; r <= m; r++) {         cnt = ksc(cnt, a, p);//这个龟速乘不是龟速乘         v[(ksc(cnt, b, p)) % mod].push_back(make_pair(ksc(cnt, b, p), r));     }     for (int k = 1; k <= m; k++) {         res = ksc(cnt, res, p);         ll id=res%mod;         if (v[id].size())         {             for (int j = v[id].size() - 1; j >= 0; j--)             {                 if (v[id][j].first ==res)                 {                     return m * k - v[id][j].second;                  }                             }                                    }     }     return -1; } 

SPOJ3105 MOD

原题展现

题目描述

给定 /(a,p,b/),求满足 /(a^x≡b /pmod p/) 的最小自然数 /(x/)

输入格式

每个测试文件中包含若干组测试数据,保证 /(/sum /sqrt p/le 5/times 10^6/)

每组数据中,每行包含 /(3/) 个正整数 /(a,p,b/)

/(a=p=b=0/) 时,表示测试数据读入完全。

输出格式

对于每组数据,输出一行。

如果无解,输出 No Solution,否则输出最小自然数解。

样例 #1

样例输入 #1
5 58 33 2 4 3 0 0 0 
样例输出 #1
9 No Solution 

数据范围

对于 /(100/%/) 的数据,/(1/le a,p,b≤10^9/)/(a=p=b=0/)

扩展 Baby Steps Giant Steps 详解

注意到不互质,那我们就要想办法让它互质

/[a^x/equiv b(mod/;p)// a^x-kp=b// 设 d=gcd(a,p)// 若 d|b 不成立,则无解// 式子除 d 得 a^{x-1}/frac a d- k/frac p d=/frac b d// 改记为a^{x-1}a’- kp’=b’// 即 a^{x-1}a’/equiv b'(mod/; p’) /]

如此反复,直到互质为止,差不多就是

/[a^{x-cnt}a’/equiv b'(mod/; p’) /]

注意,操作时如果两边值相等了,答案就是 /(cnt/)

然后就是个普通 BSGS ,变了一点点,左边需要乘上 /(a’/),其他都是一模一样的

求出答案之后答案要加上 /(cnt/) ,因为我们求出的是 /(x-cnt/)

本题时限高达 4s ,就算不写哈希用 map 也能通过

参考如下实现

vector<pair<ll, int> > v[ 1000013]; int vis[1000003]; inline ll exBSGS(ll a,ll b,ll p) {     memset( vis,0,sizeof(vis));     if(p==0)return -1;     if(p==1)     {         if(b==0)return 0;         return -1;     }     if (b == 1) {         if (a == 0)             return -1;         return 1;     }     if (b == 0) {         if (a == 0)             return 1;         return -1;     }     if (a == 0) {         return -1;     }     ll ak=0,t=1,d=gcd(a,p);     while(d!=1)     {         ak++;         t*=a;         t/=d;         p/=d;         if(b%d!=0)return -1;         b/=d;         if(t%p==b%p)return ak;         d=gcd(a,p);         t%=p;     }     ll m = ceil(sqrt(p)), res=t%p,cnt=1;          for (int r = 1; r <= m; r++) {         cnt = ksc(cnt, a, p);         ll hash=(ksc(cnt, b, p)) % mod;         if(vis[hash]==0)         {             vis[hash]=1;             v[hash].clear();         }         v[hash].push_back(make_pair(ksc(cnt, b, p), r));     }     for (int k = 1; k <= m; k++) {         res = ksc(cnt, res, p);         ll hash=res%mod;         if (vis[hash])         {             for (int j = v[hash].size() - 1; j >= 0; j--)             {                 if (v[hash][j].first ==res)                 {                     return m * k - v[hash][j].second+ak;                  }                             }                                    }     }     return -1; } 

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