模乘

本文介绍了三种在长整型范围内进行大数乘法的方法:使用浮点数辅助计算、位运算结合模运算优化以及采用一种特殊的公式实现。通过对比不同方法的优缺点,为解决大数运算问题提供思路。

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#include"iostream"
using namespace std;
long long mul1(long long a,long long b,long long mod)
{
   long double x;
   long long c;
   long long r;
   if (a >= mod) a %= mod;
   if (b >= mod) b %= mod;
   x = a;
   c = x * b / mod;
   r = (a * b - c * mod) % mod;
   return r < 0 ? r + mod : r;
}

long long mul2(long long a,long long b,long long mod)
{
    a%=mod;
    b%=mod;
    long long res=0,base=a;
    while(b)
    {
        if(b&1)res=(res+base)%mod;
        base=(base*2)%mod;
        b>>=1;
    }
    return res;
} 

long long mul3(long long a,long long b,long long mod)///tao shen de gong shi
{
    return (a*b-(long long)(a/(long double) mod * b + 1e-3)* mod + mod) % mod;

}
int main()
{
    long long a=1e18+7,b=1e17+38,mod=1e18+79;
//  for(int i=1;i<=100000000;i++)
    cout<<mul1(a,b,mod)<<"\n"; 
    cout<<mul2(a,b,mod)<<"\n"; 
    cout<<mul3(a,b,mod)<<"\n"; 
}
<think>好的,我现在需要帮助用户了解多项式的实现方法。首先,我应该回顾一下多项式的基本概念。通常指的是在某个数或多项式下的法运算,而多项式应该是在一个多项式下的法,然后系数可能还需要某个整数,比如在密码学中常见的场景。 用户提供的引用中有几个相关的参考资料。引用[2]提到计算满足n条件多项式的系数,引用[4]是关于多项式mod运算的例题,可能涉及具体操作步骤。我需要结合这些信息,同时确保数学表达式的格式正确,使用$...$和$$...$$。 首先,我需要明确多项式的数学定义。假设有两个多项式A(x)和B(x),运算的结果是A(x) * B(x) mod (M(x), n),其中M(x)是多项式,n是系数的数。也就是说,先做多项式法,然后对M(x)取余,同时每个系数还要对n取。 接下来,分步骤说明实现方法。第一步是多项式法,需要将两个多项式相,得到的结果次数可能很高。第二步是多项式M(x)下的取余,这类似于整数除法中的取余,但这里是多项式除法。第三步是系数n,将每个系数对n取,确保系数在0到n-1之间。 在引用[2]中,提到了计算满足n条件的多项式系数,可能涉及到系数运算。引用[4]的例题可能展示了具体的运算步骤,比如使用长除法或其他方法来处理多项式运算。需要参考这些步骤,但用户没有给出具体内容,所以可能需要一般性描述。 代码实现部分,用户提供的引用中有Matlab的例子,但用户现在可能需要Python或其他语言的示例。不过根据示例中的Python代码,可能更适合用Python来演示。比如,用数组表示多项式系数,实现法和取余的操作。 需要注意的是,多项式除法如何实现。例如,使用长除法来除以M(x),然后得到余数。同时,每个系数都要进行n运算。这可能涉及到循环和系数调整。 另外,在数学表达式中,正确使用LaTeX格式。例如,多项式法应写成$(A(x) \cdot B(x)) \mod (M(x), n)$,其中系数也要对n取。 可能还需要举例说明,比如取两个简单的多项式,进行运算,分步骤展示过程。例如,A(x) = x + 2,B(x) = x + 3,多项式M(x) = x² + 1,n=5。这样计算积后,再取,并调整系数。 在实现代码时,需要处理多项式法的卷积,然后进行多项式除法,取余数。这部分可能比较复杂,需要编写多项式除法的函数,或者利用现有库中的方法。不过为了简单起见,可以提供一个基础的实现,比如使用系数列表,手动进行法和取余运算。 最后,生成相关问题,可能需要包括应用场景、优化方法、性能分析等,类似示例中的结构。 现在需要确保回答结构清晰,分步骤说明,并且正确引用提供的资料。例如,在提到系数n时引用[2],在提到多项式mod运算步骤时引用[4]。 可能还需要注意,用户的问题是关于“实现方法”,所以数学运算和代码实现都需要涉及。此外,确保所有的数学表达式都正确使用$或$$格式,比如多项式写成$A(x) = \sum a_i x^i$,运算符号正确。 总结步骤: 1. 定义多项式的数学过程。 2. 分步骤讲解法、多项式取余、系数n。 3. 提供示例,手动计算过程。 4. 给出代码实现的框架或示例。 5. 引用相关文献中的内容,如[^2]和[^4]。 6. 生成相关问题。</think>### 多项式的实现方法 多项式定义为两个多项式在另一个多项式 $M(x)$ 和整数 $n$ 下的法运算,即: $$C(x) = A(x) \cdot B(x) \mod (M(x), n)$$ 其实现可分为以下步骤: --- #### **1. 多项式法** 设 $A(x) = \sum_{i=0}^{m} a_i x^i$ 和 $B(x) = \sum_{j=0}^{k} b_j x^i$,其积为: $$A(x) \cdot B(x) = \sum_{s=0}^{m+k} \left( \sum_{i+j=s} a_i b_j \right) x^s$$ 系数通过卷积计算,结果次数为 $m + k$。 --- #### **2. 多项式取余** 对积结果进行 $M(x)$ 运算,即多项式除法取余: - 用多项式除法将 $A(x) \cdot B(x)$ 除以 $M(x)$,得到余数 $R(x)$。 - 余数的次数严格小于 $M(x)$ 的次数[^4]。 例如,若 $M(x) = x^2 + 1$,则 $x^3 \mod M(x) = -x$。 --- #### **3. 系数 $n$ 运算** 将余数 $R(x)$ 的每个系数对 $n$ 取,使所有系数落在 $[0, n-1]$ 范围内。 --- #### **示例** 假设 $A(x) = x + 2$, $B(x) = x + 3$, $M(x) = x^2 + 1$, $n = 5$: 1. **积**:$(x + 2)(x + 3) = x^2 + 5x + 6$ 2. ** $M(x)$**: $x^2 \equiv -1 \mod M(x)$,故结果为 $(-1) + 5x + 6 = 5x + 5$ 3. **系数 $5$**: $5x + 5 \mod 5 = 0x + 0 = 0$ --- #### **代码实现(Python)** ```python def poly_mult_mod(a, b, mod_poly, n): # 多项式法 product = [0] * (len(a) + len(b) - 1) for i in range(len(a)): for j in range(len(b)): product[i+j] += a[i] * b[j] # 多项式 mod_poly degree = len(mod_poly) - 1 while len(product) >= degree: ratio = product[-1] // mod_poly[-1] shift = len(product) - len(mod_poly) for k in range(len(mod_poly)): product[shift + k] -= ratio * mod_poly[k] product = [x % n for x in product if x != 0] # 去前导零并n return [x % n for x in product] ``` ---
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