数论,在ACM道路上走的越来越远,提起数论,都是从整除開始。而一元线性同余方程(组)的解,也要从整除起源。
提起整除问题,最负盛名的是欧几里得算法和扩展欧几里得算法。在这里我就不再赘述,详情请见我的博客:
http://blog.csdn.net/qq_27599517/article/details/50888092
而一元线性同余方程(组)的问题的解法源于扩展欧几里得算法。
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对于一元线性同余方程ax≡b(mod c)来说,这个方程等价于ax=by+c,因为y是未知数。所以能够领y=-有,即有ax+by=c。
形如上述方程,非常显然是扩展欧几里得算法的式子,而满足扩展欧几里得算法的条件是c%gcd(a,b)==0,假设满足这个条件,就能够求解出来x的值。
详细解法例如以下:
令 g=gcd(a,b);
a=a0×g;
b=b0×g;
所以式子能够改写成为 a0x+b0y=c/g;此时gcd(a,b)=1。运用扩展欧几里得算法能够解出一个x,但x不唯一,x是一个模b的系,所以x的取为
x,x+b0,x+2b0,……x+(g-1)b0。
对于一元线性方程组而言,这个问题就复杂了一些。
一元线性方程组是形如
m≡a0(mod b)
m≡a1(mod b)
m≡a2(mod b)
m≡a3(mod b)
⋮
的式子求x的解。
不难发现,我们拿出两个式子来 :
m≡a0(mod b0)
m≡a1(mod b1)
不难看出此时式子能够改写为:
m=a0x+b0
m=a1y+b1
所以能够得到一个式子就是 a0x+a1y=b1-b0,这样就成为了扩展欧几里得算法的式子。再用这个x求出m。
这时我们引入第三个式子 m≡a2(mod b2)。此时m=a2y+b2;因为引入了新的式子,所以此时m的值也法生变化,姑且将上一个解出的m称之为m0。
由于x的解是一个系,所以有a0(x+a1/gcd(a0,a1)*k)+b0;所以有a0x+(0a1/gcd(a0,a1))k+b0=m。
m0=a0x+b0,所以得出一个新的递推式即(a1a2/gcd(a1,a2))k+a2y=b2-m0;
由此能够一步一步求解出x的值
附代码:
long long a1,b1,a2,b2; int flag=1;//推断是否有解 //a1,b1的值在循环外赋值 for(int i=1;i<n;i++){ if(flag==0)continue;//及时退出 //a2,b在循环内赋值 long long a,b,c; a=a1,b=a2; c=b2-b1; long long g=gcd(a,b); a/=g,b/=g; _gcd(a,b,x,y); if(c%g!=0){ flag=0; continue; } c/=g; x=((x*c)%b+b)%b;//保证x>0; x=x*a1+b1; b1=x; a1=b*a1; } //最后b1是终于解