[BZOJ3884] 上帝与集合的正确用法
[BZOJ3884] 上帝与集合的正确用法
Description
根据一些书上的记载,上帝的一次失败的创世经历是这样的:第一天, 上帝创造了一个世界的基本元素,称做“元”。第二天, 上帝创造了一个新的元素,称作“α”。“α”被定义为“元”构成的集合。容易发现,一共有两种不同的“α”。第三天, 上帝又创造了一个新的元素,称作“β”。“β”被定义为“α”构成的集合。容易发现,一共有四种不同的“β”。第四天, 上帝创造了新的元素“γ”,“γ”被定义为“β”的集合。显然,一共会有16种不同的“γ”。如果按照这样下去,上帝创造的第四种元素将会有65536种,第五种元素将会有265536种。这将会是一个天文数字。然而,上帝并没有预料到元素种类数的增长是如此的迅速。他想要让世界的元素丰富起来,因此,日复一日,年复一年,他重复地创造着新的元素……然而不久,当上帝创造出最后一种元素“θ”时,他发现这世界的元素实在是太多了,以致于世界的容量不足,无法承受。因此在这一天,上帝毁灭了世界。至今,上帝仍记得那次失败的创世经历,现在他想问问你,他最后一次创造的元素“θ”一共有多少种?上帝觉得这个数字可能过于巨大而无法表示出来,因此你只需要回答这个数对p取模后的值即可。你可以认为上帝从“α”到“θ”一共创造了109次元素,或10^18次,或者干脆∞次。一句话题意:
Input
接下来T行,每行一个正整数p,代表你需要取模的值
Output
T行,每行一个正整数,为答案对p取模后的值
Sample Input
3
2
3
6
Sample Output
0
1
4
HINT
对于100%的数据,T<=1000,p<=10^7
试题分析
根据拓展欧拉定理$$ax=a \pmod{p}$$
可以发现每次的模数会换成ϕ(p)。
这样的话只需要log级别ϕ(p)就会变成1。
证明:
- ϕ(p)其中p为偶数,那么ϕ(p)<12p。
- 否则ϕ(p)=pa1−11(p1−1)×pa2−12(p2−1)×…×pan−1n(pn−1),因为p不是偶数,所以质因子全为奇数,而奇数-1=偶数,所以当p≠1时,2|phi(p)。
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define LL long long
inline LL read(){
LL x=0,f=1; char c=getchar();
for(;!isdigit(c);c=getchar()) if(c=='-') f=-1;
for(;isdigit(c);c=getchar()) x=x*10+c-'0';
return x*f;
}
const LL MAXN = 10001000;
const LL INF = 2147483600;
int pri[MAXN+1],cnt;
int phi[MAXN+1]; bool vis[MAXN+1];
inline LL Pow(LL A,LL B,LL P){
LL res=1; for(; B; B>>=1,A=A*A%P) if(B&1) res=res*A%P; return res;
}
inline void init(){
phi[1]=1;
for(LL i=2;i<MAXN;i++){
if(!vis[i]) pri[++cnt]=i,phi[i]=i-1;
for(LL j=1;j<=cnt&&pri[j]*i<MAXN;j++){
vis[i*pri[j]]=true;
if(i%pri[j]==0){phi[i*pri[j]]=phi[i]*pri[j]; break;}
phi[i*pri[j]]=phi[i]*(pri[j]-1);
}
} return ;
}
inline LL Get(LL P){
if(phi[P]==1) return 2LL%P;
LL x=Get(phi[P])%phi[P];
return Pow(2LL,(x+phi[P]),P)%P;
}
int main(){
//freopen(".in","r",stdin);
//freopen(".out","w",stdout);
int T=read(); init();
while(T--){
LL x=read();
printf("%lld\n",Get(x)%x);
}
return 0;
}
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