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  • POJ1845 数论 二分快速取余

    大致题意:

    求A^B的所有约数(即因子)之和,并对其取模 9901再输出。

     

    解题思路:

    应用定理主要有三个:

    (1)   整数的唯一分解定理:

          任意正整数都有且只有一种方式写出其素因子的乘积表达式。

          A=(p1^k1)*(p2^k2)*(p3^k3)*....*(pn^kn)   其中pi均为素数

    (2)   约数和公式:

    对于已经分解的整数A=(p1^k1)*(p2^k2)*(p3^k3)*....*(pn^kn)

    有A的所有因子之和为

        S = (1+p1+p1^2+p1^3+...p1^k1) * (1+p2+p2^2+p2^3+….p2^k2) * (1+p3+ p3^3+…+ p3^k3) * .... * (1+pn+pn^2+pn^3+...pn^kn)

    (3)   同余模公式:

    (a+b)%m=(a%m+b%m)%m

    (a*b)%m=(a%m*b%m)%m

     

    有了上面的数学基础,那么本题解法就很简单了:

    1: 对A进行素因子分解

    分解A的方法:

    A首先对第一个素数2不断取模,A%2==0时 ,记录2出现的次数+1,A/=2;

    当A%2!=0时,则A对下一个连续素数3不断取模...

    以此类推,直到A==1为止。

     

    注意特殊判定,当A本身就是素数时,无法分解,它自己就是其本身的素数分解式。

     

    最后得到A = p1^k1 * p2^k2 * p3^k3 *...* pn^kn.
          故 A^B = p1^(k1*B) * p2^(k2*B) *...* pn^(kn*B);


    2:A^B的所有约数之和为:

         sum = [1+p1+p1^2+...+p1^(a1*B)] * [1+p2+p2^2+...+p2^(a2*B)] *...* [1+pn+pn^2+...+pn^(an*B)].


    3: 用递归二分求等比数列1+pi+pi^2+pi^3+...+pi^n:

    (1)若n为奇数,一共有偶数项,则:
          1 + p + p^2 + p^3 +...+ p^n

          = (1+p^(n/2+1)) + p * (1+p^(n/2+1)) +...+ p^(n/2) * (1+p^(n/2+1))
          = (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2)) * (1 + p^(n/2+1))

    上式加粗的前半部分恰好就是原式的一半,那么只需要不断递归二分求和就可以了,后半部分为幂次式,将在下面第4点讲述计算方法。

     

    (2)若n为偶数,一共有奇数项,则:
          1 + p + p^2 + p^3 +...+ p^n

          = (1+p^(n/2+1)) + p * (1+p^(n/2+1)) +...+ p^(n/2-1) * (1+p^(n/2+1)) + p^(n/2)
          = (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2-1)) * (1+p^(n/2+1)) + p^(n/2);

       上式加粗的前半部分恰好就是原式的一半,依然递归求解

     

    4:反复平方法计算幂次式p^n

       这是本题关键所在,求n次幂方法的好坏,决定了本题是否TLE。

       以p=2,n=8为例

       常规是通过连乘法求幂,即2^8=2*2*2*2*2*2*2*2

       这样做的要做8次乘法

     

       而反复平方法则不同,

       定义幂sq=1,再检查n是否大于0,

    While,循环过程若发现n为奇数,则把此时的p值乘到sq

    {

       n=8>0 ,把p自乘一次, p=p*p=4     ,n取半 n=4

       n=4>0 ,再把p自乘一次, p=p*p=16   ,n取半 n=2

    n=2>0 ,再把p自乘一次, p=p*p=256  ,n取半 n=1,sq=sq*p

    n=1>0 ,再把p自乘一次, p=p*p=256^2  ,n取半 n=0,弹出循环

    }

    则sq=256就是所求,显然反复平方法只做了3次乘法

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    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    const int size=10000;
    const int mod=9901;
    
    __int64 sum(__int64 p,__int64 n);  //递归二分求 (1 + p + p^2 + p^3 +...+ p^n)%mod
    __int64 power(__int64 p,__int64 n);  //反复平方法求 (p^n)%mod
    
    int main(void)
    {
        int A,B;
        int p[size];//A的分解式,p[i]^n[i]
        int n[size];
    
        while(cin>>A>>B)
        {
            int i,k=0;  //p,n指针
    
            /*常规做法:分解整数A (A为非质数)*/
            for(i=2;i*i<=A;)   //根号法+递归法
            {
                if(A%i==0)
                {
                    p[k]=i;
                    n[k]=0;
                    while(!(A%i))
                    {
                        n[k]++;
                        A/=i;
                    }
                    k++;
                }
                if(i==2)  //奇偶法
                    i++;
                else
                    i+=2;
            }
            /*特殊判定:分解整数A (A为质数)*/
            if(A!=1)
            {
                p[k]=A;
                n[k++]=1;
            }
    
            int ans=1;  //约数和
            for(i=0;i<k;i++)
                ans=(ans*(sum(p[i],n[i]*B)%mod))%mod;  //n[i]*B可能会超过int,因此用__int64
    
            cout<<ans<<endl;
        }
        return 0;
    }
    
    __int64 sum(__int64 p,__int64 n)  //递归二分求 (1 + p + p^2 + p^3 +...+ p^n)%mod
    {                          //奇数二分式 (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2)) * (1 + p^(n/2+1))
        if(n==0)               //偶数二分式 (1 + p + p^2 +...+ p^(n/2-1)) * (1+p^(n/2+1)) + p^(n/2)
            return 1;
        if(n%2)  //n为奇数,
            return (sum(p,n/2)*(1+power(p,n/2+1)))%mod;
        else     //n为偶数
            return (sum(p,n/2-1)*(1+power(p,n/2+1))+power(p,n/2))%mod;
    }
    
    __int64 power(__int64 p,__int64 n)  //反复平方法求(p^n)%mod
    {
        __int64 sq=1;
        while(n>0)
        {
            if(n%2)
                sq=(sq*p)%mod;
            n/=2;
            p=p*p%mod;
        }
        return sq;
    }
    View Code

     转载自:優YoU http://blog.csdn.net/lyy289065406/article/details/6648539

     
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/xiaoniunwp/p/3869833.html
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