poj 1284欧拉函数求素数元根个数
来源:互联网 发布:宁波行知小学怎么样 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 02:59
Primitive Roots
Time Limit: 1000MS Memory Limit: 10000KTotal Submissions: 3601 Accepted: 2101
Description
We say that integer x, 0 < x < p, is a primitive root modulo odd prime p if and only if the set { (xi mod p) | 1 <= i <= p-1 } is equal to { 1, ..., p-1 }. For example, the consecutive powers of 3 modulo 7 are 3, 2, 6, 4, 5, 1, and thus 3 is a primitive root modulo 7.
Write a program which given any odd prime 3 <= p < 65536 outputs the number of primitive roots modulo p.
Input
Each line of the input contains an odd prime numbers p. Input is terminated by the end-of-file seperator.
Output
For each p, print a single number that gives the number of primitive roots in a single line.
Sample Input
233179
Sample Output
10824
这题是欧拉函数的简单应用。
phi(p-1)即为素数p的元根个数。
简单的推导:
对于给出的素数p,首先要明确一点:p的元根必然是存在的(这一点已由Euler证明,此处不再赘述),因此,不妨设其中的一个元根是a0(1<=a0<=p-1)按照题目的定义,a0^i(1<=i<=p-1) mod p的值是各不相同的,再由p是素数,联系Fermat小定理可知:q^(p-1) mod p=1;(1<=q<=p-1)(这个在下面有用)下面证明,如果b是p的一个异于a的元根,不妨令b与a0^t关于p同余,那么必然有gcd(t,p-1)=1,亦即t与p-1互质;反之亦然;证明:若d=gcd(t,p-1)>1,令t=k1*d,p-1=k2*d,则由Fermat可知(a0^(k1*d))^k2 mod p=(a0^(k2*d))^(k1) mod p=(a0^(p-1))^(k1) mod p=1再由b=a0^t (mod p),结合上面的式子可知:(a0^(k1*d))^k2 mod n=b^k2 mod p=1;然而b^0 mod p=1,所以b^0=b^k2 (mod p),所以b^i mod p的循环节=k2<p-1,因此这样的b不是元根; 再证,若d=gcd(t,p-1)=1,即t与p-1互质,那么b必然是元根;否则假设存在1<=j<i<=p-1,使得b^j=b^i (mod p),即a0^(j*t)=a0^(i*t) (mod p),由a0是元根,即a0的循环节长度是(p-1)可知,(p-1) | (i*t-j*t)->(p-1) | t*(i-j),由于p与t互质,所以(p-1) | (i-j),但是根据假设,0<i-j<p-1,得出矛盾,结论得证;由上面的两个证明可知b=a0^t (mod p),是一个元根的充要条件是t与p-1互质,所有的这些t的总个数就是Phi(p-1);
#include <stdio.h>#include <string.h>#include <iostream>#include <functional>#include <queue>#include <vector>#include <algorithm>using namespace std;long long phi(long long n){ long long i,cnt,j;cnt=n;for(i=2;i*i<=n;i++){ if(n%i==0) { cnt=cnt-cnt/i; while(n%i==0)n=n/i; }}if(n>1)cnt=cnt-cnt/n; return cnt;}int main(int argc, char const *argv[]){long long i,j,k,m,n;while(~scanf("%lld",&n)){if(n==0)break;printf("%lld\n",phi(n-1));}return 0;}
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