21xrx.com
2024-12-28 12:36:53 Saturday
登录
文章检索 我的文章 写文章
C++实现快速幂取模
2023-06-26 21:00:45 深夜i     --     --
C++ 快速幂 取模 算法 数学

快速幂算法是一种高效的算法,它可以用来计算一个数的幂,而且时间复杂度相比于普通的幂算法更为优秀。在C++中,通过将快速幂算法和取模运算相结合,我们就可以实现快速幂取模算法,这对于一些需要大量计算的算法,比如RSA加密算法和Diffie-Hellman密钥交换算法,都非常有用。

快速幂算法的原理是:通过将指数不停的二分直到指数为零,然后根据指数的奇偶性来进行平方或乘法运算,最终得到幂运算结果。如果将该算法应用到模运算中,那么我们就可以用于求解形如$a^b\mod p$的问题。

在C++中,我们需要编写一个函数来实现快速幂取模算法。该函数接受三个参数,分别是底数$a$、指数$b$和模$p$。函数名可以为$quickPowMod$。函数的返回值为一个整数,表示幂运算结果。

函数实现思路如下:

1.定义一个变量$ans$表示幂运算结果,初始值为$1$。

2.当指数$b$不为零时,进行循环操作。

  1)如果指数$b$为奇数,则将结果乘上底数$a$,并对$p$取模。

  2)将底数$a$平方,并对$p$取模。

  3)将指数$b$右移一位(相当于除以2)。

3.返回幂运算结果$ans$。

下面是示例代码:

int quickPowMod(int a, int b, int p){

  int ans = 1;

  while (b){

    if (b&1){

      ans = (long long)ans*a%p;//防止a*b发生溢出

    }

    a = (long long)a*a%p;

    b = b>>1;

  }

  return ans;

}

该代码首先定义了一个$ans$变量作为最终结果,并将其初始化赋为$1$。接着进入while循环,只要指数$b$不为零,就一直进行计算。如果指数$b$为奇数,那么将结果$ans$乘上底数$a$,并对$p$取模。接着将底数$a$平方,并对模$p$取模,最后将指数$b$右移一位(相当于除以2)。重复上述操作,直到指数$b$为零。最后将幂运算结果返回即可。

通过本文所介绍的代码,我们可以实现快速幂取模算法,并在一些涉及大量数学运算的算法中进行快速计算。但要注意的是,在进行乘法时要考虑数值溢出问题,因此需要将结果强制转换为长整型进行计算。

  
  

评论区

{{item['qq_nickname']}}
()
回复
回复
    相似文章