[note]BSGS & exBSGS

Posted 2021-01-17 sdzwyq

BSGS

(感觉这东西还是要写一下)
BSGS主要用于求解形如(x^k=ypmod p)(注意这里p与x互质)这样的方程的最小正整数解的问题
设(m=lceilsqrt p ceil,k=am-b,ain[1,m],bin[0,m))
那么上面的方程可以变形成(x^{am}=yx^bpmod p)
枚举(b),计算出右边的值存到(map)中,枚举(a)查表即可
Q:可以枚举左边存表,右边查嘛?
A:可以,但是左边查到表可以直接输出...
顺便一说,map里要存最大值,这样你算出的答案是最小的,所以能更新就更新
复杂度:(O(sqrt plogp))
模板题[TJOI2007]可爱的质数

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int p;
map<int,int>M;
int ksm(int x,int y){
    int s=1;
    while(y){if(y&1)s=1ll*s*x%p;x=1ll*x*x%p;y>>=1;}
    return s;
}
int main(){
    int x,y;
    cin>>p>>x>>y;
    int m=sqrt(p)+1;
    int s=y;
    for(int i=0;i<m;i++){
        M[s]=i;//能更新就更新
        s=1ll*s*x%p;
    }
    int t=ksm(x,m);s=1;
    for(int i=1;i<=m;i++){
        s=1ll*s*t%p;
        if(M.count(s)){printf("%d
",i*m-M[s]);return 0;}
    }
    puts("no solution");return 0;
}

扩展BSGS

当p不是素数时(这时x,p不一定互质),
设d=gcd(x,p),
若d不整除y,那么只有y=1时,x=0,其他情况均无解
若d整除y,当d=1时,直接BSGS
否则有[x^k=ypmod p]
[x^{k-1}×frac{x}{d}=frac{y}{d}pmod{frac{p}{d}}]
继续分解到d=1为止.
[x^{k-t}×frac{x^t}{prod d_i}=frac{y}{prod d_i}pmod{frac{p}{prod d_i}}]
然后首先检验x=[0,t)是否为解,显然t是log级别的
如果[0,t)都不是解,由于(x,frac{p}{prod d_i})互质,BSGS求解即可
最后记得答案加上t啊
模板题[SPOJ3105]MOD

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int re(){
    int x=0,w=1;char ch=getchar();
    while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')w=-1;ch=getchar();}
    while(ch>='0'&&ch<='9')x=x*10+ch-'0',ch=getchar();
    return x*w;
}
int p;
map<int,int>M;
void mul(int&x,int y){x=1ll*x*y%p;}
int ksm(int x,int y){
    int s=1;
    while(y){if(y&1)mul(s,x);mul(x,x);y>>=1;}
    return s;
}
void exbsgs(int x,int y){
    if(y==1){puts("0");return;}
    int d=__gcd(x,p),k=1,t=0;
    while(d^1){
        if(y%d){puts("No Solution");return;}
        ++t;y/=d;p/=d;mul(k,x/d);
        if(y==k){printf("%d
",t);return;}
        d=__gcd(x,p);
    }
    int s=y;M.clear();int m=sqrt(p)+1;
    for(int i=0;i<m;i++){
        M[s]=i;mul(s,x);
    }
    s=k;k=ksm(x,m);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        mul(s,k);
        if(M[s]){printf("%d
",i*m-M[s]+t);return;}
    }
    puts("No Solution");
}
int main(){
    int x,y;
    while(1){
        x=re(),p=re(),y=re();
        if(!x&&!p&&!y)break;
        x%=p;y%=p;
        exbsgs(x,y);
    }
    return 0;
}