JOE的算数(快速幂算法实现)
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问题描述
有一天,JOE终于不能忍受计算a^b%c这种平凡的运算了。所以他决定要求你写一个程序,计算a^b%c。
提示:若b为奇数,,a^b=(a^(b/2))^2*a,否则a^b=(a^(b/2))^2。
输入格式
三个非负整数a,b,c;
输出格式
一个整数ans,表示a^b%c;
样例输入
7 2 5
样例输出
4
数据规模和约定
30% a <= 100, b <= 10^4, 1 <= c <= 100
60% a <=10^4, b <= 10^5, 1 <= c <= 10^4
100% a <=10^6, b <= 10^9, 1 <= c <= 10^6
思路:用快速幂算法实现,结合数学公式(a*b)%c=(a%c*b%c)%c,所以,a与b的乘积再取模,可以拆开,其中a与b还可以看为1,则a%c=a%c%c(b%c=b%c%c).
快速幂算法:由于指数爆炸,当指数足够大时会溢出,尽管是long long的范围也会溢出,而且还会增加循环的次数,比如2的100次方,需循环100次,而2得100次方写成4^50=16^25=256^12*16。(n为奇数时,拆成上一次的底数*扩大的底数的偶次方)
经过更少的循环,让指数不断除以2,而底数扩大为自身的平方,最后,指数n变为1,将扩大后累计的底数赋值给输出结果,最后退出循环。(如下所示)
由于位操作更快,得以终极优化。
n&1 (n%2==1)
n>>1(n/=2)
n<<1(n*=2)
#include<stdio.h>
int main(void)
{
long long m, n, c;
long long s = 1;//输出结果
scanf_s("%lld%lld%lld", &m, &n, &c);//计算m的n次方模c
while (n)
{
if (n & 1){
s = s*m%c;
n--;
}//n为奇数
n >>= 1;
m = m*m%c;
}
printf("%lld", s);
return 0;
}
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