【数论】中国剩余定理

问题:给定a1a2...an, 和m1,m2...mnmi之间两两互质,求一个x,使得x/ai=mi

构造方法:

先求出M=ni=1mi, 对于每个mi,求出M / mi, 然后和mi利用拓展欧几里得算法求出M/mip+miq=1时的值,取ni=1(paiM/mi)就是答案。

证明:

证明参考了wiki
由于mi之间两两互质,所以gcd(mi,mj)=1,gcd(mi,Mi)=1, 求出数论倒数ti使得Miti%mi=1,这就是上面利用扩展欧几里得算法求出的p值,aipM%mi=ai, 又由于M中包含了其他所有的mj, 所以aipM%mj=0, 因此ni=1(paiM/mi)%mi=ai得证

代码:
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    int x, y, w = M / m[i];
    gcd(m[i], w, x, y);
    ans = (ans + p[i] % m[i] * w * y) % M;
}


### 关于中国剩余定理的 Python 实现 中国剩余定理是一种用于解决一元线性同余方程组的方法,其核心在于通过特定的计算方式找到满足一组模数条件的整数值。以下是基于该理论的一个典型实现。 #### 1. 理论背景 中国剩余定理的核心思想是:如果给定的一系列模数两两互质,则可以通过构造一种特殊形式的解来得到最终的结果[^2]。具体来说,对于形如 \(x \equiv a_i (\text{mod } m_i)\) 的同余方程组,其中所有的 \(m_i\) 是两两互质的正整数,那么存在唯一的小于积 \(M = m_1 \cdot m_2 \cdots m_k\) 的解。 #### 2. Python 实现代码 下面是一个典型的 Python 实现: ```python from functools import reduce def chinese_remainder_theorem(moduli, remainders): """ 使用中国剩余定理求解同余方程组。 参数: moduli (list): 同余方程组中的模数组成的列表。 remainders (list): 对应的余数组成的列表。 返回: int: 满足所有同余关系的最小非负整数解。 """ total = 0 prod = reduce(lambda a, b: a * b, moduli) for n_i, a_i in zip(moduli, remainders): p = prod // n_i inv = pow(p, -1, n_i) total += a_i * inv * p return total % prod # 测试数据 if __name__ == "__main__": moduli = [3, 5, 7] remainders = [2, 3, 2] result = chinese_remainder_theorem(moduli, remainders) print(f"满足条件的最小非负整数解为: {result}") ``` 上述代码实现了中国剩余定理的基本逻辑,并利用 `pow` 函数高效地计算乘法逆元[^4]。 #### 3. 进一步解释 - **输入参数**: - `moduli`: 表示一系列模数,它们应当两两互质。 - `remainders`: 表示对应的余数序列。 - **函数功能**: 计算并返回一个满足所有同余条件的最小非负整数解。 - **关键操作**: 利用了扩展欧几里得算法隐含的功能(即通过 `pow(base, exp, mod)` 来快速获取乘法逆元),这是现代编程语言中常见的优化手段之一[^3]。 --- ###
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