Gym 102055K Mr. Panda and Kakin(欧拉定理降幂 + O(1)快速乘

题意

给定 n n , c c ( n , c < 1 e 18 ) (n, c < 1e18)
其中 n n 是两个相邻素数的乘积
x 2 30 + 3 c   ( m o d   n ) x^{2^{30}+3}\equiv c~(mod~n) 的解 x x

分析

首先将 n n 进行分解,因为素数相邻,所以从 n \sqrt{n} 开始遍历,得 n = p q n=p*q
由积性函数
φ ( n ) = ( p 1 ) ( q 1 ) \varphi(n) = (p-1)(q-1)
t = 2 30 + 3 t = 2^{30}+3
因为 t t 是质数,所以
x t x t   m o d   φ ( n )   ( m o d   n ) x^{t}\equiv x^{t~mod~\varphi(n)}~(mod~n)
t t 关于 φ ( n ) \varphi(n) 的逆存在,记为 t 1 t^{-1} ,可以用 e x g c d exgcd 求出
于是 x x t t 1 c t 1   ( m o d   n ) x\equiv x^{tt^{-1}}\equiv c^{t^{-1}}~(mod~n)
所以只要求出
c t 1   m o d   n c^{t^{-1}}~mod~n 即可
不过由于 c , n c,n 都是 l o n g   l o n g long~long 范围,溢出时取模会发生错误,于是用
O ( 1 ) O(1) 快速乘来解决这个问题
由于取余运算实现如下:
a b   m o d   p = a b a b p p ab~mod~p = ab - \left\lfloor\dfrac{ab}{p}\right\rfloor*p
我们只要保证差值是正确得即可,于是让两个同时溢出,就能保证差值是正确的
代码如下:

//t = a * b % p
LL mul(LL a, LL b, LL p){
	LD x;
	x = LD(a) / p * b;
	return ((a * b - x * p) % p + p) % p
} 

这样子问题就解决了

总代码如下

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long double LD;
typedef long long LL;
LL n, c, p, q, t, x, y, w = (1 << 30) + 3;
void exgcd(LL a, LL b, LL &x, LL &y){
	if(!b) x = 1, y = 0;
	else{
		exgcd(b, a % b, y, x);
		y -= a / b * x;
	}
}
LL mul(LL a, LL b, LL p){
	LD x;
	return ((a * b - LL(LD(a) / p * b) * p) % p + p) % p;
}
LL ksm(LL a, LL b, LL p){
	LL s = 1;
	while(b){
		if(b % 2) s = mul(s, a, p);
		a = mul(a, a, p);
		b /= 2;
	}
	return s;
}
int main(){
	int i, j, m, T, tt;
	scanf("%d", &T);
	for(tt = 1; tt <= T; tt++){
		scanf("%lld%lld", &n, &c);
		for(i = sqrt(n); i; i--){
			if(n % i == 0){
				p = i;
				q = n / i;
				break;
			}
		}
		t = (p - 1) * (q - 1);
		//return 0;
		exgcd(w, t, x, y);
		x = (x % t + t) % t;
		printf("Case %d: ", tt);
		printf("%lld\n", ksm(c, x, n));
	}
	return 0;
}

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