大素数判断和素因子分解(miller-rabin,Pollard_rho算法)
1 #include<stdio.h> 2 #include<string.h> 3 #include<stdlib.h> 4 #include<time.h> 5 #include<iostream> 6 #include<algorithm> 7 using namespace std; 8 9 10 //**************************************************************** 11 // Miller_Rabin 算法进行素数测试 12 //速度快,而且可以判断 <2^63的数 13 //**************************************************************** 14 const int S=20;//随机算法判定次数,S越大,判错概率越小 15 16 17 //计算 (a*b)%c. a,b都是long long的数,直接相乘可能溢出的 18 // a,b,c <2^63 19 long long mult_mod(long long a,long long b,long long c) 20 { 21 a%=c; 22 b%=c; 23 long long ret=0; 24 while(b) 25 { 26 if(b&1){ret+=a;ret%=c;} 27 a<<=1; 28 if(a>=c)a%=c; 29 b>>=1; 30 } 31 return ret; 32 } 33 34 35 36 //计算 x^n %c 37 long long pow_mod(long long x,long long n,long long mod)//x^n%c 38 { 39 if(n==1)return x%mod; 40 x%=mod; 41 long long tmp=x; 42 long long ret=1; 43 while(n) 44 { 45 if(n&1) ret=mult_mod(ret,tmp,mod); 46 tmp=mult_mod(tmp,tmp,mod); 47 n>>=1; 48 } 49 return ret; 50 } 51 52 53 54 55 56 //以a为基,n-1=x*2^t a^(n-1)=1(mod n) 验证n是不是合数 57 //一定是合数返回true,不一定返回false 58 bool check(long long a,long long n,long long x,long long t) 59 { 60 long long ret=pow_mod(a,x,n); 61 long long last=ret; 62 for(int i=1;i<=t;i++) 63 { 64 ret=mult_mod(ret,ret,n); 65 if(ret==1&&last!=1&&last!=n-1) return true;//合数 66 last=ret; 67 } 68 if(ret!=1) return true; 69 return false; 70 } 71 72 // Miller_Rabin()算法素数判定 73 //是素数返回true.(可能是伪素数,但概率极小) 74 //合数返回false; 75 76 bool Miller_Rabin(long long n) 77 { 78 if(n<2)return false; 79 if(n==2)return true; 80 if((n&1)==0) return false;//偶数 81 long long x=n-1; 82 long long t=0; 83 while((x&1)==0){x>>=1;t++;} 84 for(int i=0;i<S;i++) 85 { 86 long long a=rand()%(n-1)+1;//rand()需要stdlib.h头文件 87 if(check(a,n,x,t)) 88 return false;//合数 89 } 90 return true; 91 } 92 93 94 //************************************************ 95 //pollard_rho 算法进行质因数分解 96 //************************************************ 97 long long factor[100];//质因数分解结果(刚返回时是无序的) 98 int tol;//质因数的个数。数组小标从0开始 99 100 long long gcd(long long a,long long b) 101 { 102 if(a==0)return 1;//??????? 103 if(a<0) return gcd(-a,b); 104 while(b) 105 { 106 long long t=a%b; 107 a=b; 108 b=t; 109 } 110 return a; 111 } 112 113 long long Pollard_rho(long long x,long long c) 114 { 115 long long i=1,k=2; 116 long long x0=rand()%x; 117 long long y=x0; 118 while(1) 119 { 120 i++; 121 x0=(mult_mod(x0,x0,x)+c)%x; 122 long long d=gcd(y-x0,x); 123 if(d!=1&&d!=x) return d; 124 if(y==x0) return x; 125 if(i==k){y=x0;k+=k;} 126 } 127 } 128 //对n进行素因子分解 129 void findfac(long long n) 130 { 131 if(Miller_Rabin(n))//素数 132 { 133 factor[tol++]=n; 134 return; 135 } 136 long long p=n; 137 while(p>=n)p=Pollard_rho(p,rand()%(n-1)+1); 138 findfac(p); 139 findfac(n/p); 140 } 141 142 int main() 143 { 144 //srand(time(NULL));//需要time.h头文件//POJ上G++不能加这句话 145 long long n; 146 while(scanf("%I64d",&n)!=EOF) 147 { 148 tol=0; 149 findfac(n); 150 for(int i=0;i<tol;i++)printf("%I64d ",factor[i]); 151 printf("\n"); 152 if(Miller_Rabin(n))printf("Yes\n"); 153 else printf("No\n"); 154 } 155 return 0; 156 }