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  • POJ 2429 GCD & LCM Inverse ★(pollardρ && DFS枚举)

    题目链接http://poj.org/problem?id=2429 题目大意:给定gcd(a,b)和lcm(a,b)(<2^63),求a和b,如果有多种情况,输出和最小的情况.   首先gcd(a,b) * lcm(a,b) = a*b,但是如果我们直接从a*b中分解因子的话,a*b是可能超过long long的,这样就不好处理了. 我们可以先把gcd(a,b)都分给a,b,因为他们的因子中都要有gcd(a,b).于是现在还剩下lcm(a,b)/gcd(a,b)了,于是我们先用pollard-rho给他分解因子. 那么还有一个问题,能随便分么?分出来的a,b虽然能保证a*b,但是能保证他们的gcd和lcm都是给定的么?不一定. 所以我们还需要注意分因数的过程中还要保证gcd和lcm的正确性. 但这个问题其实不难,因为a*b一定是不变的,所以我们只要保证gcd和lcm其中一个不变,另一个也就自然不变了.显然保证gcd比较简单. 我们知道lcm/gcd = p1^q1 * p2 ^q2 *……* pn^qn,其中p1,p2,……,pn是因子.我们只要保证某个数把某个pi全部取走,这样他们除了先前取走的gcd外再无公因数,则可保gcd正确.这样的话,2^63内的数所有不同的因子个数最多也就十几个,枚举无压力.  
    #include 
    #include 
    #include 
    using namespace std;
    
    //return a * b % m
    unsigned long long mul_mod(unsigned long long a, unsigned long long b, unsigned long long m){
        //为了防止long long型a * b溢出,有时需要把乘法变加法
        //且因为暴力加法会超时要使用二分快速乘法模(模仿二分快速幂模……)
        unsigned long long res = 0, tmp = a % m;
        while(b){
            if (b & 1)
            {
                res = res + tmp;
                res = (res >= m ? res - m : res);
            }
            b >>= 1;
            tmp <<= 1;
            tmp = (tmp >= m ? tmp - m : tmp);
        }
        return res;
    }
    
    //return a ^ b % m
    long long exp_mod(long long a, long long b, long long m){
        long long res = 1 % m, tmp = a % m;
        while(b){
            if (b & 1){
                //如果m在int范围内直接用下一式乘就可以,否则需要用下二式把乘法化加法,用快速乘法模
                //res = (res * t) % m;
                res = mul_mod(res, tmp, m);
            }
            //同上
            //t = t * t % m;
            tmp = mul_mod(tmp, tmp, m);
    
            b >>= 1;
        }
        return res;
    }
    
    /*-------------Miller-Rabin 素数测试 部分(用到上面mul_mod和exp_mod   素数return true)--------------*/
    bool Miller_Rabin(long long n){
        int a[5] = {2, 3, 7, 61, 24251};
        //一般Miller_Rabin素数测试是随机选择100个a,这样的错误率为0.25^100
        //但在OI&&ACM中,可以使用上面一组a,在这组底数下,10^16内唯一的强伪素数为46,856,248,255,981
    
        if (n == 2)
            return true;
        if (n == 1 || (n & 1) == 0)
            return false;
    
        long long b = n - 1;
        for (int i = 0; i < 5; i ++){
            if (a[i] >= n)
                break;
            while((b & 1) == 0)    b >>= 1;
            long long t = exp_mod(a[i], b, n);
            while(b != n - 1 && t != 1 && t != n - 1){
                t = mul_mod(t, t, n);
                b <<= 1;
            }
            if (t == n - 1 || (b & 1))
                continue;
            else
                return false;
        }
        return true;
    }
    /*-------------Miller-Rabin 素数测试 部分--------------*/
    
    /*-------------pollard-rho 大整数n因子分解 部分(用到mul_mod()和Miller-Rabin测试)--------------*/
    long long factor[100];      //存n的素因子
    long long nfactor, minfactor;
    
    long long gcd(long long a, long long b){
        return b ? gcd(b, a%b) : a;
    }
    void Factor(long long n);
    void pollard_rho(long long n){
        if (n <= 1)
            return ;
        if (Miller_Rabin(n)){
            factor[nfactor ++] = n;
            if (n < minfactor)
                minfactor = n;
            return ;
        }
        long long x = 2 % n, y = x, k = 2, i = 1;
        long long d = 1;
        while(true){
            i ++;
            x = (mul_mod(x, x, n) + 1) % n;
            d = gcd((y - x + n) % n, n);
            if (d > 1 && d < n){
                pollard_rho(d);
                pollard_rho(n/d);
                return ;
            }
            if (y == x){
                Factor(n);
                return ;
            }
            if (i == k){
                y = x;
                k <<= 1;
            }
        }
    }
    void Factor(long long n){
        //有时候RP不好 or n太小(比如n==4就试不出来……)用下面的pollard_rho没弄出来,则暴力枚举特殊处理一下
        long long d = 2;
        while(n % d != 0 && d * d <= n)
            d ++;
        pollard_rho(d);
        pollard_rho(n/d);
    }
    /*-------------pollard-rho 大整数n因子分解 部分--------------*/
    
    vector  > vfac;
    void find(long long n, long long &a, long long &b){
        long long sum = (1LL << 62);
        long long suma;
        for (int i = 0; i < (1 << vfac.size()); i ++){
            long long res = 1;
            for (size_t k = 0; k < vfac.size(); k ++){
                if (i & (1 << k)){
                    for (int p = 0; p < vfac[k].second; p ++){
                        res *= vfac[k].first;
                    }
                }
            }
            long long remain = n / res;
            if (res + remain < sum){
                sum = res + remain;
                a = suma = res;
                b = remain;
            }
            if (res + remain == sum){
                if (res < suma){
                    a = suma = res;
                    b = remain;
                }
            }
        }
        return ;
    }
    int main(){
    
        long long g, l, n;
        while(cin >> g >> l){
            n = l / g;
            vfac.clear();
            nfactor = 0;
            pollard_rho(n);
            long long tmp = n;
            for(int i = 0; i < nfactor; i ++){
                int facnum = 0;
                while(tmp % factor[i] == 0){
                    tmp /= factor[i];
                    facnum ++;
                }
                vfac.push_back(make_pair(factor[i], facnum));
            }
            long long a, b;
            find(n, a, b);
            cout << a * g << " " << b * g << endl;
        }
        return 0;
    }
    
     
    举杯独醉,饮罢飞雪,茫然又一年岁。 ------AbandonZHANG
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